热-磁-力耦合载荷作用下的层合压电功能梯度结构的瞬态响应

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1、热-磁-力耦合载荷作用下的层合压电功能梯度结构的瞬态响应THETRANSIENTRESPONSEOFLAMINATEDPIEZOELECTRICFUNCTIONALLYGRADEDSTRUCTURESSUBJECTEDTOTHERMAL-MAGNETIC-MECHANICALLOADS（申请上海交通大学硕士学位论文）硕士生：沈俊新指导教师：王熙教授申请学位：工学硕士专业：固体力学班级：B1001093学号：1100109087上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院2013年1月国家自然基金：(11172165)万方数据万方数据万方数据摘要热-磁-力耦合载荷

2、作用下的层合压电功能梯度结构的瞬态响应摘要压电材料在热冲击、动压和电磁载荷作用下的瞬态响应规律和响应历程对其破坏机理的研究有非常重要的意义。研究轴对称层合压电结构的动应力、电势和磁场强度扰动的瞬态响应与分布规律，一直是揭示热力电磁耦合作用下功能结构动强度机理的重大研究领域。本文提出了一种解析方法，研究了多场作用下层合压电功能梯度结构的动态响应瞬态响应规律及响应历程。在求解的过程中将位移瞬态控制方程的解分解为准静态解和动态解的叠加，其准静态解可以通过准静态方程的直接积分得到，动态解可以利用Hankel变换和Laplace变换求解获得，然后利用层间的位移连

3、续条件、应力连续条件和内外边界条件获得求解过程中的待定常数，从而得到了相应的多场作用下层合压电功能梯度结构的位移场，应力场，电场和磁场扰动的解析解。在算例中分别计算分析了冲击载荷下的层合压电圆柱结构的瞬态响应及分布规律；冲击载荷和热载作用下层合压电梯度圆柱结构的动态响应及分布规律，阐述了应力集中效应的响应机理。最后将此解析方法运用到层合梯度圆柱结构的瞬态热传导的研究上，研究了不同的外层梯度对内层热传导的影响，揭示了层合梯度结构瞬态热传导机理。Ⅰ万方数据摘要关键词：压电材料,动态集中效应,功能梯度,冲击载荷,耦合场,层合结构Ⅱ万方数据ABSTRACTTH

4、ETRANSIENTRESPONSEOFLAMINATEDPIEZOELECTRICFUNCTIONALLYGRADEDSTRUCTURESSUBJECTEDTOTHERMAL-MAGNETIC-MECHANICALLOADSABSTRACTTheresearchontheresponsehistoriesanddistributionoflaminatedpiezoelectricfunctionallygradedstructuressubjectedtothermal-magnetic-mechanicalimpactloadsisveryimp

5、ortantforthedynamicstrengthofstructures.Especiallytheinvestigationontheresponsehistoriesanddistributionofdynamicstress,electricpotentialandmagneticintensityperturbationofstructureshasbeenamajorresearchareatorevealthedynamicmechanismoffunctionalstructuresubjectedtothermal-magneti

6、c-mechanicalimpactloads.Thispaperpresentsananalyticalmethodtosolvethetransientresponseoflaminatedpiezoelectricfunctionallygradedstructuressubjectedtothermal-magnetic-mechanicalloads.Here,thesolutionofthetransientdisplacementgovernequationiscomposedofaquasi-staticsolutionandadyna

7、micsolution.Thequasi-staticsolutionisobtainedbydirectintegral,andthedynamicsolutionisobtainedbymeansoffiniteHankelintegraltransformandLaplacetransform.TheunknownⅢ万方数据ABSTRACTconstantsinthesolutioncanbegivenbyutilizingtheinterfacecontinuityconditionsbetweenthepiezoelectricfiberla

8、yersandthestressboundaryconditionattheexternals