功能梯度材料板中波的传播特性和冲击响应分析

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1、湖南大学博士学位论文功能梯度材料板中波的传播特性和冲击响应分析姓名：孙丹申请学位级别：博士专业：固体力学指导教师：罗松南20110630 博士学位论文摘要功能梯度材料���作为一种新型的非均匀复合材料，一般由两种或两种以上性质不同的材料复合而成，各材料组成相和结构在空间上呈连续变化，从而使材料的性质和功能呈梯度连续变化，消除了内部界面和性能的突变。它具有传统复合材料无可比拟的优势，被广泛的应用于航空航天、能源转换、生物医学等领域中。对该类材料结构的力学性能的研究，尤其是对功能梯度材料板结构中波的传播特性和冲

2、击响应问题的研究，具有重要的理论与应用价值。本文系统地研究了功能梯度板中波的传播特性和冲击荷载作用下的响应。主要研究内容如下：和环形线冲击荷载作用下功能梯度板的瞬态响应的精确积分解。详细地讨论了功能梯度材料性质对功能梯度板中波的传播特性和瞬态响应的影响。同时还对环形线冲击荷载作用下板中心位移和应力的汇聚效应进行了分析，发现环形冲击荷载作用下功能梯度板中心处的响应远远大于板其他处的响应。 功能梯度材料板中波的传播特性和冲击响应分析度对孤波的波幅和波宽的影响。 ����������琺��������������

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5、�����甌� 度材料板中波动问题研究的历史和现状，简要介绍了本文的创新点和主要研究工然而，随着现代科学技术的高速发展，一般的单质材料在性能上已经无法满足其需要。为此，一种行之有效的办法就是采用物理或化学的方法将两种或两种以上不同性质的材料组成在性能上远远优于原单一组成材料的复合材料，从而满足了各种不同的实际要求。复合材料的出现不仅极大的满足了实际需求，而且促进了科学技术的发展。但是，在实际应用中发现传统的复合材料由于自身的缺陷和不足�缑娲Υ嬖谟α��校�菀壮鱿滞巡阆窒蟮�，很难满足航空航天、军事、生物医学

6、等尖端科学技术领域对材料的苛刻要求，例如能够适应超高温、超高压以及大温度差的极端环境，具有更高的强度、耐磨性和生物相容性等。为了满足这些领域对材料的特殊需求，具有更好材料性能的复合材料一功能梯度材料应运而生。早在��年���取緇�】就已经提出了一些关于材料性质呈梯度连续变化的建材料的设想和概念。���������虺艶��是指一类组成结构和性能在空间上连续或准连续变化的非均质复合材料。它一般是由两种或两种以上性质不同的材料介质按不同组分复合而成，使其各材料组成相和结构在空间上呈连续变化，从而使材料的性能在空间

7、上呈梯度连续变化，消除了内部界面和性能的突变。 博士学位论文的广泛兴趣和关注。美、日、法、德等发达国家开发了相关的研究项目并且将其��弹性固体和板中波动问题的研究概况损伤检测以及优化设计等都具有十分重要的价值。���建立了弹性固体平衡和运动的一般方程，弹性固体中波动问题的研究也随 ��������浚琒��和������】运用积分变换和稳相法详细地研究了无研究。��蚄����琈���蚆�����】则对弹性板中平面谐波和球面谐波的问题进行了详尽的讨论。����基于�����瓢謇砺郏�捎每焖貴���换、逆变换和本

8、征方程展开法对点荷载作用下弹性板的瞬态波的问题进行了横向剪切变形以及拉伸和剪切耦合振动模态的情况下，用射线法求解了二维应的波动微分方程，并结合应力边界条件对其进行了求解，还给出了波相应对存在的各类模态进行了分析，并用本征函数展开法得到了条形板中波的频射问题进行了研究，并计算了相应的反射和透射系数。������】应用声波散射理论研究了低频率�波在弹性板粗糙界面入射后的反射和透射问题，绘 博士学位论文出了反射系数和透