【摘 要】
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玻璃纤维增强复合材料(GFRP)层合板被广泛地应用在建筑、桥梁、机械、航空航天、船舶、车辆制造等领域。由于GFRP层合板的结构轻柔且强度大,在风荷载、地震荷载等动力荷载作用下动力失稳问题比较突出。因此,本文采用理论分析、数值模拟和实验验证相结合的方法,研究了周期荷载作用下的四边简支矩形GFRP层合板的动力稳定性。主要研究内容如下:(1)四边简支矩形GFRP层合板的动力稳定方程推导与求解。基于冯卡门
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玻璃纤维增强复合材料(GFRP)层合板被广泛地应用在建筑、桥梁、机械、航空航天、船舶、车辆制造等领域。由于GFRP层合板的结构轻柔且强度大,在风荷载、地震荷载等动力荷载作用下动力失稳问题比较突出。因此,本文采用理论分析、数值模拟和实验验证相结合的方法,研究了周期荷载作用下的四边简支矩形GFRP层合板的动力稳定性。主要研究内容如下:(1)四边简支矩形GFRP层合板的动力稳定方程推导与求解。基于冯卡门薄板大挠度理论和三阶剪切变形理论,运用能量法推导四边简支GFRP层合板在周期荷载作用下的动力平衡微分方程,利用伽辽金法将动力平衡微分方程转化为Mathieu方程组,运用特征值法求解GFRP层合板的Mathieu方程组的三阶近似周期解,得到GFRP层合板发生参数失稳时的动力不稳定域及非线性振动响应。(2)四边简支矩形GFRP层合板动力失稳的参数分析。分析了不同铺层角度、纵横比、长厚比、铺层方式等对GFRP层合板动力不稳定域的影响,探讨了经典层合板理论、一阶剪切变形理论和三阶剪切变形理论对GFRP层合板发生参数共振时临界频率的影响,阐明了对边周期荷载作用下四边简支矩形GFRP层合板发生参数共振动力失稳的机理。(3)四边简支矩形GFRP层合板动力失稳的实验研究。设计、制作和加工了GFRP层合板试验模型,完成了GFRP层合板的动力稳定性试验,得到了GFRP层合板在对边周期荷载作用下的时域曲线,获得了GFRP层合板发生参数共振的动力不稳定域。通过理论结果与实验结果的对比分析,揭示了GFRP层合板发生参数共振时的振动特征及动力失稳机理,验证了不同铺层角度下GFRP层合板的动力不稳定域以及非线性振动解析解的正确性。
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