具有环肋的功能梯度圆柱壳振动特性研究-论文.pdf

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1、第18卷第8期船舶力学Vo1．18No．82014年8月JournalofShipMechanicsAug．2014文章编号：1007—7294(2014)08—0982—07具有环肋的功能梯度圆柱壳振动特性研究梁斌，刘小宛，李戎，张伟(1河南科技大学土木工程学院，河南洛阳471023；2九州工业大学机械系，日本北九州804-8550)摘要：研究了环向加肋功能梯度圆柱壳的自由振动特性。假定功能梯度材料的体积分数沿厚度呈指数型分布，且环肋沿轴向任意布置，基于Sander壳体理论，采用Rayleigh—Ritz能量法建立了环肋功能梯度圆柱壳自由振动的固

2、有频率特征方程，并推导出一端固定一端自由、两端简支等边界条件下的固有频率参数表达式。通过与已有文献数据的对比，验证了文中研究方法的有效性和正确性。最后通过算例，分析了材料体积分数、环肋位置以及几何参数等因素对环肋功能梯度圆柱壳固有频率的影响。关键词：环肋；功能梯度；圆柱壳；固有频率中图分类号：TB535．1文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1007—7294．2014．08．O13Studyonvibrationoffunctionallygradedcylindricalshellswithintermediateringsup

3、portLIANGBin，LIUXiao-wan，LIRong，ZHANGWei(1CivilEngineeringSchool，HenanUniversityofScienceandTechnology，Luoyang471023，China；2DepamnentofMechanicalEngineering，KyushuInstituteofTechnology，Kitakyushu—city804—8550，Japan)Abstract：Thevibrationcharacteristicoffunctionallygradedcylindr

4、icalshellswithintermediateringsup—portisstudied．Materialpropertiesaregradedinthethicknessdirectionoftheshellaccordingtothevolumefractionpowerlawdistribution．Theintermediatesupportsoftheshellarearbitrarilyplacedalongtheshel1．TheoreticalformulationiSestablishedbasedontheSander’s

5、shelltheory．TheshelleigenvaluegoverningequationisderivedbyusingRayleigh-Ritzmethod．ThenthenaturalfrequencyofthecylindricalshellwithClamped——FreeandSimplysupportedendsboundaryconditionsisobtained．Thepresentanalysisisvalidat—edbycomparingresultswiththoseintheliterature．Resultsar

6、epresentedontheinfluenceofconstituentvolumefraction，ringsuppo~positionandgeometricaldimension．Keywords：ringsuppo~；functionallygraded；cylindricalshell；naturalfrequency1引言功能梯度(FG)圆柱壳是材料性质和功能沿厚度方向呈梯度连续变化的一种新型复合材料结构，采用金属与陶瓷材料复合的FG圆柱壳结构在高温变化环境中能体现出功能梯度材料结构的优异组合特性，以良好的热机性能而应用于航空航天、核

7、电能源、船舶与海洋工程等领域的重要工程结构。高性能FG圆柱壳正逐渐取代单一材料的普通圆柱壳，成为该结构形式新的发展趋势，其力学行为是目收稿日期：2014—04一l6基金项目：国家自然科学基金资助项目(51105132)；河南省自然科学基金项目(122300410112)作者简介：梁斌(1963-)，男，河南科技大学教授，博士生导师，E-marl：liangbin4231@163．con；刘小宛(1987一)，女，河南科技大学硕士生，E—mail：Henriettal0202@163．com。第8期梁斌等：具有环肋的功能梯度圆柱壳振动特性研究983前

8、复合材料力学的重要研究方向。对FG光壳结构的力学行为研究已经取得一定的成果，但是考虑肋骨加强因素的FG圆柱壳振动特性研究文