硬涂層梁及板復合結構動力學建模與分析.pdf

1、硬涂層是由金屬基和陶瓷基做成的涂層材料，主要應用于結構件的熱障、抗摩擦、抗腐蝕等。最近的研究發(fā)現，硬涂層還具有阻尼減振效果，且特別適用于對動力裝備中的薄殼結構（例如葉片、圓柱殼體等）進行減振。為了有效實施硬涂層阻尼減振，需要創(chuàng)建硬涂層復合結構的動力學模型來分析硬涂層的減振機理。但是，作為一種新興的減振技術，這方面的研究還很不充分。對硬涂層阻尼減振機理認識不清已嚴重限制了硬涂層阻尼減振技術的發(fā)展。本文以涂敷硬涂層的梁及薄板為研究對象，在科

2、學引入硬涂層材料力學特點的基礎上，研究硬涂層復合結構動力學建模的方法，具體研究內容體現在如下四方面:
　　首先，基于復合梁理論對基礎激勵作用下硬涂層懸臂梁復合結構進行振動特性分析。利用復模量理論，將硬涂層的參數引入到結構動力學方程中，建立了基礎激勵作用下該復合結構的解析分析模型，并用有限元法驗證了分析模型的正確性。繼而，基于所創(chuàng)建的模型，研究了硬涂層楊氏模量、損耗因子、厚度等參數對復合梁的動力學特性的影響規(guī)律。
　　然后，基

3、于復合板理論對基礎激勵作用下硬涂層懸臂板復合結構進行振動特性分析。利用復模量理論來引入硬涂層的參數，利用雙向梁函數組合法建立了基礎激勵作用下該復合件的拉格朗日方程，得到了求解固有特性和振動響應的解析表達式。用有限元法驗證了分析模型的正確性，在此基礎上，用該解析模型分析了硬涂層楊氏模量、損耗因子、厚度等參數對復合板的動力學特性的影響規(guī)律。
　　再則，硬涂層材料的力學特性參數會隨著激勵幅度的不同而發(fā)生改變，即表現為應變依賴性。硬涂層材

4、料的非線性致使硬涂層復合結構也表現出非線性的力學特點。這里在考慮硬涂層材料應變依賴性的前提下，提出采用迭代有限元來分析硬涂層復合結構動力學特性的方法，確定了合理的分析流程。然后分別以硬涂層梁和硬涂層板為實例進行了分析，并用實驗校驗了分析的正確性。
　　最后，同樣考慮硬涂層材料的應變依賴性，對硬涂層懸臂梁結構進行解析分析，創(chuàng)建了該復合梁結構的非線性動力學方程。進一步，提出利用逐步迭代法和Newton-Raphson法來求解硬涂層復合