任意边界条件下功能梯度阶梯圆柱壳的振动特性研究

作     者：唐冲 王宇 李学辉 徐自强 杨志宏 Chong Tang;Yu Wang;Xuehui Li;Ziqiang Xu;Zhihong Yang

作者机构：辽宁科技大学机械工程与自动化学院鞍山114051 山西北方晋东化工有限公司阳泉045000 

出 版 物：《固体力学学报》 (Chinese Journal of Solid Mechanics)

年 卷 期：2024年第45卷第4期

页      面：520-532页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080101[工学-一般力学与力学基础] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51775257,51775258) 辽宁省教育厅基金项目(LJKMZ20220637)资助 

主　　题：功能梯度材料 阶梯圆柱壳 任意边界条件 振动特性 人工弹簧技术 

摘      要：对金属-陶瓷功能梯度材料阶梯圆柱壳在任意边界条件下的振动特性展开了研究.首先,采用Voigt模型和幂函数体积分数得到金属-陶瓷功能梯度材料属性.其次,引入人工弹簧技术,模拟各壳段间的连续耦合及壳体两端的边界条件,并基于一阶剪切变形理论推导出壳体的能量表达式.最后,选取Chebyshev多项式构造容许函数,基于Rayleigh-Ritz法对任意边界条件下壳体的动力学微分方程进行求解计算,通过与现有文献对比,验证了本文方法的有效性与收敛性.结果表明:体积分数指数增长,壳体固有频率也随之增长;而长径比和厚径比对壳体的振动特性影响均不同,随着长径比的增加壳体的固有频率减小,随着厚径比的增加壳体的固有频率增大;且相较于旋转弹簧,平动弹簧的刚度值对壳体振动特性的影响显著.