編號：FTJS106552
篇名：功能梯度石墨烯增強自旋圓柱殼的振動特性
作者：王宇 徐自強 李昊 王鵬 徐宏達 張穎
關(guān)鍵詞： 石墨烯增強材料 Rayleigh-Ritz法 自旋圓柱殼 Halpin-Tasi微觀力學模型 彈性邊界
機構(gòu)： 遼寧科技大學機械工程與自動化學院
摘要： 目的為了研究旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下功能梯度石墨烯增強復(fù)合材料(FG-GPLRC)圓柱殼的振動特性,方法基于改進的Halpin-Tsai微觀力學模型與復(fù)合材料夾雜理論預(yù)測多種分布模式下石墨烯增強結(jié)構(gòu)的等效材料屬性。同時,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FG-GPLRC自旋圓柱殼的能量表達式進行推導。之后,選取切比雪夫多項式構(gòu)造位移容許函數(shù),基于Rayleigh-Ritz法對FG-GPLRC自旋圓柱殼的行波振動特性進行分析,得到殼體的動力學微分方程進而求解出行波振動頻率。最后,通過與現(xiàn)有文獻數(shù)據(jù)進行對比,驗證本文方法的準確性,并分析分層數(shù)、轉(zhuǎn)速、石墨烯片的質(zhì)量分數(shù)與分布模式等因素對旋轉(zhuǎn)殼體振動特性的影響。結(jié)果石墨烯片分層數(shù)為10層時,即可實現(xiàn)對FG-GPLRC自旋圓柱殼振動特性的預(yù)測;石墨烯質(zhì)量分數(shù)小于2%時,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,對殼體結(jié)構(gòu)剛度的增強效果最佳,且前后行波頻率與殼體轉(zhuǎn)速同步增大。
