热环境中功能梯度材料Euler梁的自由振动

功能梯度压电材料的参数处理与自由振动特性分析卿光辉;吴宏伟【摘要】随着压电材料的应用越来越广泛,对压电材料的性能分析也越来越受到重视.针对功能梯度材料固有频率的分析,采用ANSYS 12.0中的Solid98单元进行分析,在此基础上采用ANSYS中的APDL语言进行编程,为实现参数的变化,假定材料的所有性能参数是变化且按同一方向进行变化,变化的方向为板厚方向,从而实现了压电材料性能的梯度化变化,并对其固有频率做了计算与探讨.【期刊名称】《中国民航大学学报》【年(卷),期】2016(034)001【总页数】4页(P36-39)【关键词】功能梯度;压电;ANSYS;固有频率【作者】卿光辉;吴宏伟【作者单位】中国民航大学航空工程学院,天津300300;中国民航大学航空工程学院,天津300300【正文语种】中文【中图分类】O177.91;O241.7功能梯度材料（functionallygradedmaterials，FGM），即材料本身的构成与布局连续变化，材料的宏观特性，诸如弹性模量、压电系数不会发生跳跃性的变化，而在空间上呈现梯度变化，此种材料性能可以减轻或者解决应力集中的问题。

当结构的不同位置有着不同的参数要求时，可以提供相应的功能，改善结构的整体性能。

而功能梯度压电材料（FGPM）的出现，则更进一步解决了压电材料物理性质与结构材料不匹配造成的应力集中现象，使得智能结构与传感器的机电耦合性能得到更大程度的发挥。

压电材料可以用于很多方面，压电驱动器和传感器就是典型的例子。

合理运用压电驱动器和传感器，首先需要计算力与电场对压电板的具体影响。

大量文献研究了如何对均匀压电板进行三维控制，也给出了相应的精确解。

HUANG等[1]建议沿着厚度方向对位移和电势进行坐标展开，运用傅立叶级数来描述动态响应。

但有时傅立叶级数并不能很方便地解出，因此在对未知傅立叶级数进行求解时，需要有特殊的边界条件和外部输入。

GAO和SHEN等[2]对自由振动问题的精确解进行了研究，分析的模型为压电层合板，求解方法为幂级数展开法。

热环境下飞行器壁板的振动疲劳分析刘文光;严铖;郭隆清;贺红林【摘要】According to the vibration fatigue problem of hypersonic aircraft under the thermal-mechanical environment, impacts of the temperature change on vibration properties and fatigue life of aircraft panel are studied. Firstly, the temperature field and stress field are obtained by analyzing three dimension transient coupling thermal conduct and thermal stress. Then, impacts of the temperature and stress and theirs coupling on panel’ s vibration mode and fatigue life are discussed. During the analysis, the stiffness of panel material influenced by the temperature is considered. Initial stress additional stiffness matrix caused by thermal stress and initial displacement stiffness matrix caused by thermal strain are introduced. Results indicate that different modes the panel are going to be decreased because the performance is worsen by the action of temperature. Impactsof temperature grade on vibration mode are obvious. The vibration fatigue life is shortened because of the coupling effect.%针对高超声速飞行器热力环境引起的壁板振动疲劳问题，旨在研究温度变化对壁板结构振动特性及疲劳寿命的影响。

功能梯度梁振动问题的研究功能梯度材料（FGM）是一类具有梯度结构的复合材料，其材料性质随着空间位置的变化而变化。

由于其独特的性质，FGM在工程领域具有广泛的应用，包括在结构和振动控制中的应用。

本文将研究功能梯度梁在振动问题中的应用，探讨其研究现状和未来发展方向。

作为复合材料的一种，功能梯度梁具有复杂的结构和力学性能。

在振动问题中，梁的自由振动是一个重要的研究课题。

传统上，研究者通常假定梁的材料性质是均匀的，在实际工程中，材料的性质往往会随着结构的几何形状或者空间位置的变化而变化。

针对这种情况，研究者开始研究功能梯度梁的振动问题，以更准确地描述实际工程中的振动行为。

功能梯度梁的振动问题涉及到材料的非均匀性、几何非线性和边界条件等多个方面。

在材料的非均匀性方面，功能梯度梁的材料性质会随着梁的长度方向或宽度方向变化，这意味着需要对不同位置的梁段进行不同的材料参数建模。

在几何非线性方面，梁的变形和振动会导致其刚度和惯性特性随着位移和振幅的变化而变化，这将对梁的振动特性产生影响。

在边界条件方面，梁的端部支撑和约束条件也会对其振动模态和频率产生显著影响。

当前的研究主要集中在以下几个方面：第一，对功能梯度梁的材料性质进行准确的建模和描述。

由于功能梯度材料的材料性质具有较强的非均匀性和空间变化性，因此需要对其材料参数进行具体的建模和描述。

目前的研究方法主要包括微观尺度下的有限元模拟和宏观尺度下的连续介质理论建模。

第二，对功能梯度梁的振动特性进行分析和研究。

由于功能梯度梁的非均匀材料性质和复杂几何结构，其振动模态和频率往往难以通过传统的分析方法进行准确描述。

需要开发新的振动分析方法和技术，以应对功能梯度梁的振动问题。

对功能梯度梁的振动控制进行研究。

在工程实际中，振动控制是一项重要的技术，可以有效地减小结构振动对结构的破坏和噪声污染。

功能梯度梁作为新型材料，其在振动控制方面的应用也受到了广泛关注。

研究者希望通过调控功能梯度梁的材料性质和几何结构，设计新型的振动控制结构，以实现结构的自适应振动控制。

文章编号：CSTAM2012-E01-0150一端自由一端固支曲线梁的自由振动张 良，史 民， *曾晓辉(中国科学院力学研究所，北京 100190)摘 要：依据曲线梁弹性理论，对一端自由和一端固支的曲线梁进行了面内和面外自由振动分析。

依据曲线梁两端的边界条件，对振动方程进行了求解。

给出了不同开口条件下，曲线梁面外振动特征计算结果。

进而，分析了几种不同材料曲线梁的自由振动特性。

关键词：曲线梁，活塞环，振动特性，耦合振动FREE VIBRATION OF CLAMPED-FREE SUPPORTED CURVED BEAMZHANG Liang , SHI Min , *ZENG Xiao-hui(Institute of Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100080, China)Abstract: In this study, in-plane and out-of-plane free vibrations of curved beam are investigated by applying curved beam elasticity theory. Based on the boundary conditions of curved beam’s two ends, some work on analytical solution and numerical solution of the vibration equations is done. The paper gets some result about out-of-plane free vibrations of curved beam with different opening angles. The author does some calculation about piston rings manufactured by different materials.Key words: curved beam, piston rings, vibration characteristics, coupled vibration曲线梁在工程中应用很广，桥梁、大挠度系缆、发动机活塞环等结构均可视为不同种类的曲线梁。