中心刚体-功能梯度材料梁系统的动力学特性.pdfVIP

学兔兔 第49卷第 13期 机 械 工 程 学 报 V0l1．49 NO．13 2013年 7月 JOURNAL0FMECHANICALENGINEERING Ju1． 2013 DoI：1O．3901／JME．2013．13．077 中心刚体一功能梯度材料梁系统的动力学特性木 黎 亮 章定国 洪嘉振2 (1．南京理工大学理学院 南京 210094： 2．上海交通大学工程力学系 上海 200240) 摘要：对中心刚体．功能梯度材料梁系统在平面内作大范围转动的动力学特性进行研究。假设功能梯度材料的物性参数为梁 厚度方向坐标的幂函数，在柔性梁纵向位移中计及由于横向变形而引起的纵向缩短项，即非线性耦合变形量。采用假设模态 法描述变形，运用第二类 Lagrange方程推导得到系统刚柔耦合动力学方程。在此基础上，考虑两种不同梯度分布规律下的 功能梯度梁，通过数值算例讨论功能梯度分布规律、材料梯度指数等对作大范围旋转运动柔性梁的动力学特性的影响。结果 表明，功能梯度分布规律、材料梯度指数的取值都会对系统的动力学特性产生较大影响。 关键词：功能梯度材料梁 刚柔耦合 梯度分布规律 动力学仿真 固有频率 中图分类号；03l3 DynamicsofHub—functionallyGradedM aterialBeam Systems LILiang ZHANG Dingguo HONGJiazhen (1．SchoolofSciences，NanjiingUniversityofScienceandTechnology,Nanjing210094； 2．DepartmentofEngineeringMechanics，ShnaghaiJiaoTongUniversiyt,Shanghai200240) Abstract：Thedynamicsofahub·functionallygradedmaterialbeam system rotatingniaplaneisnivestigated．Itisassumedthatthe physicalpropertiesofhtefunctionallygradedmaterialfollow certani kindsofpowerlaw rgadientdistribution nadvary in the hticknessdirection．Thesecondordercouplingdeformationvariable，alsokn ownasthelongitudinalshorteningcausedbytrnasversal deformation，isconsidered．Byusnightemehtodofassumedmodesto describethedeformation ofthebeam，hterigid-flexible couplingdynamicequationsofhtesystem arederivedviaemployingLargange’Sequationsofthesecondkind．Then．byconsidering twodifferentrgadient distributionrules，hteimpactofmaterialdistributionandrgadientindicesonhtednyma iccharacteristicsofhte hub—functionallyrgadedmaterialbema system undergoinglargeoverallmotionsarediscussedbyusingnumericalsimulations．Tlle resultsshow thatdifferentfunctionallyrgadientdistribut