Abstract:
双稳态非对称复合材料层合悬臂板在形状变化后可以保持稳定的自平衡状态,是变形结构的良好候选。本文利用一种先进的模型研究了双稳态非对称复合材料层合(BACL)悬臂板的稳定结构、跳变现象、自由振动和横向基础激励下的非线性响应,并使用了有限元方法和实验验证了该理论模型的有效性。基于经典层合板理论、von-Karman几何非线性应变位移关系、Rayleigh-Ritz法和Hamilton原理,建立了BACL悬臂板的非线性运动控制偏微分方程。采用广义曲率坐标表示的位移场进一步得到常微分方程并进行求解分析。势能函数决定了BACL悬臂板的双稳定性和构型,并用Jacobian矩阵来判断各构型的稳定性。在自由边缘的两个角施加横向激励,预测了临界跳变载荷,得到了BACL悬臂板在横向激励下的曲率变化。此外,对不同稳定平衡构型附近的小自由振动进行了研究,通过时间响应和FFT法分别得到了对应不同稳定构型的基础频率。最后,通过引入阻尼项和强迫项在matlab中组装非线性动力学方程,求解得到了系统的时间历程图、相图和分叉图,研究了BACL悬臂板在两个稳定构型之间的动态跳变及丰富的非线性动力学现象。对双稳态非对称复合材料层合悬臂板的研究将更好地促进其在变形航空飞机机翼上的应用。
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Year: 2023
Language: Chinese
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