含孔隙金属陶瓷功能梯度圆柱壳的模态频率研究

• 作者: 刘超 刘文光
• 来源期刊: 船舶力学
• 学科: 物理学
• 关键词: 孔隙 功能梯度圆柱壳 弹性基础 Rayleigh-Ritz法 模态频率
• 年，卷（期）: 2022,（3）
• 所属期刊栏目: 结构力学|Structural Mechanics
• 页码范围: 414-425
• 页数: 12页
• 分类号: O327
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1007-7294.2022.03.011

摘要

研究含孔隙金属陶瓷功能梯度圆柱壳在热荷载、弹性基础以及轴向荷载作用下的模态频率.首先,采用Voigt模型以及Sigmoid型分段体积分数模型分析功能梯度材料与温度相关的材料属性;然后,基于Sanders壳体理论和Rayleigh-Ritz法推导出功能梯度圆柱壳的模态频率方程;其次,利用MATLAB编程得到功能梯度壳的模态频率,并通过文献结果及有限元验证模态方程的正确性;最后,研究非线性温升、孔隙率、S型分段体积分数指数、弹性基础等对功能梯度圆柱壳模态频率的影响.结果表明:温度梯度主要对圆柱壳振动波数低于4时的模态频率产生较大影响;增大S型体积分数指数不仅提高结构的模态频率,而且结构受温度的影响也越小;设计功能梯度圆柱壳内部含均匀分布孔隙或外部添加环向基础均可有效提高结构刚度.