基于正弦剪切变形理论的功能梯度材料三明治微梁的静动态特性

基于修正的偶应力理论和正弦剪切变形梁理论,研究了功能梯度材料三明治微梁的静态弯曲和自由振动行为。考虑两种不同类型的功能梯度材料三明治微梁,根据哈密顿变分原理建立其静动态力学行为的控制方程,应用Navier解法,得到了简支边界条件下弯曲变形和振动频率的解析解,同时,给出了固支等边界条件时的里兹法求解过程。数值算例表明,功能梯度三明治微梁的静动态力学行为具有明显的尺度效应,微梁的无量纲厚度、功能梯度指数、长厚比和结构形式等因素对其静动态响应有很大影响,相关结果和规律对功能梯度材料三明治微梁的结构设计和性能优化等实际工程应用具有一定的指导意义。

考虑横向拉伸的FGM夹层双曲扁壳自由振动分析

在双曲正弦高阶剪切变形理论的基础上,针对横向位移增加厚度坐标的幂函数项,考虑了横向拉伸的影响,研究了简支条件下功能梯度夹层双曲扁壳的自由振动。基于Hamilton原理推导出了其动力学模型,利用Navier方法计算了表层是功能梯度材料,芯层是匀质材料的双曲扁壳的量纲为一的固有频率,并与已有结果进行了比较。分析了功能梯度材料性质梯度变化指数、芯层厚度、长厚比、曲率半径与厚度比对量纲为一的固有频率的影响。结果表明:与已有结果比较,基于考虑横向拉伸影响的正弦剪切变形理论,功能梯度夹层双曲扁壳对量纲为一的固有频率的计算结果是准确的;量纲为一的固有频率随着材料性质梯度变化指数的增加而单调减小,随着长厚比的增加而单调增加,随着芯层厚度的增加而单调增加。