Abstract:
本文研究了带边缘裂纹的功能梯度石墨烯增强复合材料(FG-GRC)梁在压电作动器作用下的振动行为。沿梁的厚度方向,同时考虑均匀分布和功能梯度分布(FG)的石墨烯纳米片(GPLs)。采用无质量旋转弹簧模型对边缘裂纹进行了模拟,即,将裂纹截面的弯曲刚度等效于无质量旋转弹簧的弯曲刚度;采用修正的Halpin-Tsai模型估算了石墨烯增强的复合材料梁的有效杨氏模量;采用混合规则计算了FG-GRC梁的泊松比和质量密度。在Timoshenko梁理论和von Kármán非线性应变位移关系的基础下,推导了带边缘裂纹的FG-GRC压电梁的总能量方程。应用标准的里兹法最小化总能量方程,从而得到了带边缘裂纹的FG-GRC压电梁的振动控制方程,并采用直接迭代法求解。通过与已有结果的比较,验证了该方法的有效性和准确性。数值分析了GPL质量分数、裂纹深度、裂纹位置、边界条件、压电层厚度和施加的压电作动器电压对边缘裂纹FG-GRC梁的线性和非线性振动的影响。计算结果有助于预测含裂纹FG-GRC梁的在力电作用下的动力性能,促进结构健康监测的发展。
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Year: 2021
Language: Chinese
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