功能梯度石墨烯增強(qiáng)自旋圓柱殼的振動(dòng)特性

編號(hào)：FTJS106552

篇名：功能梯度石墨烯增強(qiáng)自旋圓柱殼的振動(dòng)特性

作者：王宇 徐自強(qiáng) 李昊 王鵬 徐宏達(dá) 張穎

關(guān)鍵詞： 石墨烯增強(qiáng)材料 Rayleigh-Ritz法 自旋圓柱殼 Halpin-Tasi微觀力學(xué)模型 彈性邊界

機(jī)構(gòu)： 遼寧科技大學(xué)機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院

摘要： 目的為了研究旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下功能梯度石墨烯增強(qiáng)復(fù)合材料(FG-GPLRC)圓柱殼的振動(dòng)特性,方法基于改進(jìn)的Halpin-Tsai微觀力學(xué)模型與復(fù)合材料夾雜理論預(yù)測(cè)多種分布模式下石墨烯增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的等效材料屬性。同時(shí),考慮由旋轉(zhuǎn)引起的科氏力與離心力作用,采用一階剪切變形理論對(duì)FG-GPLRC自旋圓柱殼的能量表達(dá)式進(jìn)行推導(dǎo)。之后,選取切比雪夫多項(xiàng)式構(gòu)造位移容許函數(shù),基于Rayleigh-Ritz法對(duì)FG-GPLRC自旋圓柱殼的行波振動(dòng)特性進(jìn)行分析,得到殼體的動(dòng)力學(xué)微分方程進(jìn)而求解出行波振動(dòng)頻率。最后,通過(guò)與現(xiàn)有文獻(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證本文方法的準(zhǔn)確性,并分析分層數(shù)、轉(zhuǎn)速、石墨烯片的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與分布模式等因素對(duì)旋轉(zhuǎn)殼體振動(dòng)特性的影響。結(jié)果石墨烯片分層數(shù)為10層時(shí),即可實(shí)現(xiàn)對(duì)FG-GPLRC自旋圓柱殼振動(dòng)特性的預(yù)測(cè);石墨烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于2%時(shí),每增加0.5%,殼體的前后行波頻率明顯提高;在不同模態(tài)下,GPL-X分布模式的殼體行波頻率最高,GPL-O分布模式最低,且行波頻率隨轉(zhuǎn)速的提高而增大;彈性邊界條件下,殼體行波振動(dòng)頻率隨軸向半波數(shù)的增大而增加。結(jié)論石墨烯片在GPL-X分布模式下使得FG-GPLRC自旋圓柱殼的等效彈性模量增大,對(duì)殼體結(jié)構(gòu)剛度的增強(qiáng)效果最佳,且前后行波頻率與殼體轉(zhuǎn)速同步增大。