论文摘要
玻纤增强环氧树脂材料已广泛应用于很多重要领域,但其复合结构非线性参激稳定性的研究极少。本文研究了复合梁的模态分析结合实验建模方法,及其静力与动力稳定性问题。利用玻纤增强环氧树脂材料和不锈钢薄膜自制夹层复合梁,从静力拉伸、弯曲到静力轴压稳定性、动力参激稳定性,研究以实验为主,结合模态分析与数值模拟,探索了实验结合理论的研究方法,及复合梁大变形弯曲与参激稳定性特性。主要研究工作如下:首先,进行简单复合梁与夹层复合梁的力学拉伸试验,了解材料的基本力学性能,得到材料的基本常数。建立梁的非线性弯曲方程,并求出模态展开解。进行两种复合悬臂梁的弯曲实验,得到多组力与挠度数据,通过最小二乘法确定挠度在展开解中的参数,从而建立静弯曲模型。同时,也得到复合梁的理性认识。其次,建立梁静力稳定性的非线性弯曲方程,并求出其模态展开解。进行简单复合梁和夹层复合梁在固定-自由约束下轴向受压的稳定性实验,得到多组压力与挠度数据,通过模态展开解确定其中一些参数及临界压力,也可由压力-挠度曲线的渐近线直接确定临界压力。结果表明,夹层复合梁大大提高了简单复合梁的临界压力。最后,建立在基础运动激励下梁的非线性参激运动方程,并转化为模态运动的耦合参激非线性方程组。通过模态振动实验识别其中有关的动力参数。然后,编制MATLAB数值模拟程序,研究两种复合梁的参激稳定性。得到在不同激励频率下复合梁动力失稳时的激励幅值,并计算了动力失稳临界力的估计值,与静力临界压力进行比较。结果表明夹层复合梁大大提高了简单复合梁的临界力,但它也随激励频率而变化。
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