复杂边界条件下功能梯度材料板壳结构的非线性动力学研究

从最初的主要用作航天飞行器主体结构的热障层开始，功能梯度材料已逐渐发展成为高温工作环境中的重要结构元件。我们不仅应该从材料的设计、制备和热/机性能测试方面进行研究，还应考虑其在复杂条件下的非线性动力学行为。本项目拟通过理论分析和数值计算相结合的方法研究不同边界条件下功能梯度材料板壳结构的分叉和混沌等复杂非线性响应，希望能够对实际工程问题中功能梯度材料板壳结构的设计和振动控制有一定的指导意义，主要内容将围绕复杂边界条件下功能梯度材料板壳结构的分叉和混沌动力学理论开展研究。考虑几何非线性、温度对热物参数的影响以及静态和动态热机载荷的作用，研究板壳结构研究体积分数指数和几何结构参数对由多模态参与的非线性系统产生不同内共振的条件，以及其对功能梯度材料板壳非线性动力学行为的影响，促进非线性动力学理论在实际工程中的应用。

功能梯度材料(Functionally Graded Materials, 简称FGM)是一种新型的复合材料，它是通过特定的材料制备工艺将不同性能的两种或两种以上的材料按一定的设计规律组合起来，使结构的两侧分别由性能各异的材料组成以满足不同的使用要求，结构中间部分的材料组分则呈连续变化以使内部界面消失。从最初的主要用作航天飞行器主体结构的热障层开始，功能梯度材料已逐渐发展成为高温工作环境中的重要结构元件。我们不仅应该从材料的设计、制备和热/机性能测试方面进行研究，还应考虑其在复杂条件下的非线性动力学行为。本项目的研究内容以剪切变形板壳理论为基础，围绕复杂边界条件下功能梯度材料板壳结构的分叉和混沌动力学理论开展。通过理论分析和数值计算相结合的方法研究不同边界条件下功能梯度材料矩形板和圆柱壳体结构的分叉和混沌等复杂非线性响应，在研究过程中考虑了几何非线性、温度对热物参数的影响以及静态和动态热机载荷的作用，研究板壳结构研究体积分数指数和几何结构参数对由多模态参与的非线性系统产生不同内共振的条件，以及其对功能梯度材料板壳非线性动力学行为的影响。本项目对促进非线性动力学理论在实际工程中的应用，对实际工程问题中功能梯度材料板壳结构的设计和振动控制有一定的指导意义。.根据本项目申请书的年度研究计划，计划用三年时间完成本项目所列的研究内容，现已按计划严格完成了所有研究内容，对研究内容没有作任何调整和变动。通过本项目的研究，分别建立了两对边简支对另两边自由、两对边固支对另两边自由矩形板和两端固支功能梯度材料圆柱壳结构与具有悬臂边界条件的功能梯度材料圆柱壳结构的非线性动力学模型，理论分析功能梯度材料板壳结构的分叉和混沌动力学特性，并对其动力学性质开展数值计算。研究导致分叉与混沌产生的温度场、体积分数指数、几何参数和外载荷。本课题在国内外重要学术刊物上发表学术论文17篇，被SCI收录6篇，被EI收录6篇。