復(fù)合梁穩(wěn)定性的實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬研究.pdf

1、玻纖增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂材料已廣泛應(yīng)用于很多重要領(lǐng)域，但其復(fù)合結(jié)構(gòu)非線性參激穩(wěn)定性的研究極少。本文研究了復(fù)合梁的模態(tài)分析結(jié)合實(shí)驗(yàn)建模方法，及其靜力與動(dòng)力穩(wěn)定性問(wèn)題。利用玻纖增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂材料和不銹鋼薄膜自制夾層復(fù)合梁，從靜力拉伸、彎曲到靜力軸壓穩(wěn)定性、動(dòng)力參激穩(wěn)定性，研究以實(shí)驗(yàn)為主，結(jié)合模態(tài)分析與數(shù)值模擬，探索了實(shí)驗(yàn)結(jié)合理論的研究方法，及復(fù)合梁大變形彎曲與參激穩(wěn)定性特性。主要研究工作如下：
　　 首先，進(jìn)行簡(jiǎn)單復(fù)合梁與夾層復(fù)合梁的力學(xué)拉伸

2、試驗(yàn)，了解材料的基本力學(xué)性能，得到材料的基本常數(shù)。建立梁的非線性彎曲方程，并求出模態(tài)展開(kāi)解。進(jìn)行兩種復(fù)合懸臂梁的彎曲實(shí)驗(yàn)，得到多組力與撓度數(shù)據(jù)，通過(guò)最小二乘法確定撓度在展開(kāi)解中的參數(shù)，從而建立靜彎曲模型。同時(shí)，也得到復(fù)合梁的理性認(rèn)識(shí)。
　　 其次，建立梁靜力穩(wěn)定性的非線性彎曲方程，并求出其模態(tài)展開(kāi)解。進(jìn)行簡(jiǎn)單復(fù)合梁和夾層復(fù)合梁在固定-自由約束下軸向受壓的穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)，得到多組壓力與撓度數(shù)據(jù)，通過(guò)模態(tài)展開(kāi)解確定其中一些參數(shù)及臨界壓力

3、，也可由壓力-撓度曲線的漸近線直接確定臨界壓力。結(jié)果表明，夾層復(fù)合梁大大提高了簡(jiǎn)單復(fù)合梁的臨界壓力。
　　 最后，建立在基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)激勵(lì)下梁的非線性參激運(yùn)動(dòng)方程，并轉(zhuǎn)化為模態(tài)運(yùn)動(dòng)的耦合參激非線性方程組。通過(guò)模態(tài)振動(dòng)實(shí)驗(yàn)識(shí)別其中有關(guān)的動(dòng)力參數(shù)。然后，編制MATLAB數(shù)值模擬程序，研究?jī)煞N復(fù)合梁的參激穩(wěn)定性。得到在不同激勵(lì)頻率下復(fù)合梁動(dòng)力失穩(wěn)時(shí)的激勵(lì)幅值，并計(jì)算了動(dòng)力失穩(wěn)臨界力的估計(jì)值，與靜力臨界壓力進(jìn)行比較。結(jié)果表明夾層復(fù)合梁大大提高