压电复合材料梁和板的变形

论文摘要

由于具有合理的结构和优良的力学性能,复合材料层合板在现代飞行器上被大量应用;而压电材料,作为一种新兴的智能材料,其独特的力电耦合性能使其得到了更多的关注。因此,研究压电复合材料结构的力学性能及其应用具有重要的理论价值和工程实际意义。基于经典的梁理论和层合板理论,本文主要研究了含有压电材料的复合材料梁和复合材料层合板在电场作用下的变形问题。主要内容如下:第一章简要介绍了压电材料及其性质、压电材料的应用、四类压电方程以及国内外研究现状。第二章从一维情况出发,分析了对称布置压电片的梁在电场作用下的变形。基于经典的梁理论,讨论了含有一对压电片的悬臂梁和简支梁在电载荷作用下的变形,分别给出了解析解与数值解,并用数值算例讨论了压电片位置、大小,施加电压对变形的影响。第三章是从一维情况延伸至二维情况,分析含有压电层的层合板在电场作用下的变形。基于经典的层合板理论,讨论了含有压电驱动层的四层层合板在电场作用下的变形,最后给出了理论解与数值解。第四章研究了含有一对压电片的层合板在电场作用下的变形情况。通过引入Heaviside函数,给出了板在电场作用下的理论解和数值解,并用数值算例讨论了压电片大小对板的变形的影响。最后,在第五章,对本文所做工作做了总结以及对未来的工作做了愿望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 图表清单
• 表清单
• 注释表
• 第一章 绪论
• 1.1 压电材料
• 1.1.1 压电效应与逆压电效应及其表示式
• 1.1.2 压电材料的应用
• 1.1.3 压电材料的结构特点及其基本方程
• 1.2 研究背景
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 本文研究内容
• 1.5 本章小结
• 第二章 对称布置压电片的梁的变形
• 2.1 问题描述
• 2.2 在电场作用下梁的挠度理论推导
• 2.3 对称布置压电片的悬臂梁的变形
• 2.4 对称布置一对压电片的梁在电场作用下挠度的数值算例
• 2.5 影响梁挠度变化的因素分析
• 2.5.1 电压对梁挠度的影响
• 2.5.2 压电片位置对梁挠度的影响
• 2.5.3 压电片长度对梁挠度的影响
• 2.6 对称布置两对压电片的简支梁的变形
• 2.7 对称布置一对压电片的简支梁数值算例
• 2.8 本章小结
• 第三章 含压电层的层合板的变形
• 3.1 问题描述
• 3.2 含有压电层的层合板在电载荷下的变形的理论推导
• 3.3 含有压电层的四层层合板在电场作用下变形的数值算例
• 3.4 本章小结
• 第四章 含有一对压电片的层合板的变形控制
• 4.1 问题描述
• 4.2 含有一对压电片的层合板在电场作用下板中面变形的理论推导
• 4.3 含有一对压电片的层合板在电场作用下板中面变形的数值算例
• 4.4 考虑压电片大小对板中面的位移影响
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文