基于物理中面的壓電功能梯度板幾何非線性分析的樣條有限點法.pdf

1、功能梯度材料(Functionally Graded Materials)是一種近年發(fā)展起來的新型復合材料，結合了多種材料的特質，具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨損等優(yōu)點，優(yōu)于一般均質材料和層合材料。其材料組成成分在空間上呈連續(xù)分布，因此可以避免熱環(huán)境中的應力集中現(xiàn)象，是層合材料不可比擬的。目前，F(xiàn)GM廣泛運用于航空航天、能源、生物、土木等工程領域，材料組成種類由最開始的金屬/陶瓷發(fā)展到了金屬/金屬，金屬/非金屬，非金屬/陶瓷等多種組合，對FG

2、M力學性能的研究目前十分活躍。
　　壓電材料獨有的正逆壓電效應，既可作為驅動器，也可作為傳感器，被廣泛運用于結構的健康監(jiān)測和控制領域當中。結合壓電材料和FGM二者的優(yōu)點，將壓電材料與FGM組合成為新型的智能結構是未來結構優(yōu)化設計的新方向，對壓電FGM結構的力學性能進行深入的研究和實踐應用探討具有理論和工程應用價值。
　　FGM材料組份上的連續(xù)分布給FGM結構的非線性力學行為研究帶來了困難。物理中面在分析非線性問題時具有本構方

3、程簡潔、計算收斂性較好的優(yōu)點;樣條有限點法是一種無網(wǎng)格方法，用于求解幾何非線性問題具有優(yōu)勢，可以避免板發(fā)生大變形時網(wǎng)格扭曲引起的網(wǎng)格重構的問題。因此本文基于物理中面，以及板的經(jīng)典理論和一階剪切理論，采用樣條有限點法建立FGM板幾何非線性彎曲的計算模型。通過MATLAB軟件編程分析熱環(huán)境和電場中FGM板的幾何非線性靜力彎曲行為。首先，研究熱環(huán)境和電場兩種特殊環(huán)境下FGM板線性彎曲行為，探討溫度/電場施加方式、FGM材料組分和梯度、厚跨比等