机械工程学报

作者：薛婷, 秦现生, 张顺琦, 王战玺, 白晶

单位：1. 西北工业大学机电学院 西安 710072;2. 西安建筑科技大学机电工程学院 西安 710055;3. 上海大学机电工程与自动化学院 上海 200444

关键词：一阶剪切变形,碳纳米管,自由振动,模态分析,功能梯度结构；

基金：国家自然科学基金（11602193，51505380，11972020）、陕西省重点研发计划（2016KTZDGY4-03）、陕西省科技创新（2016KTZDGY4-12）和"111计划"（B13044）资助项目。

基于Reissner-Mindlin一阶剪切变形假设（First-order shear deformation theory，FSDT），考虑碳纳米管（Carbon nanotube，CNT）功能梯度材料的不均匀性，建立CNT梯度增强复合薄板结构的自由振动分析模型，模型中考虑了CNT增强体的分布形式、体积率、边界条件及结构的边厚比等因素对该复合薄板结构自由振动响应的影响。克服了经典板理论中不考虑剪切应力的缺陷，通过四边简支（Simply supported，SSSS）板的振动响应特征验证模型的准确性，利用所建模型对CNT梯度增强薄板结构进行了自由振动分析及模态分析。研究表明：CNT增强复合薄板结构的自振频率随着CNT体积率的增加发生几乎线性化的增长；不同的CNT分布形式对振动频率的影响：X型分布的功能梯度板的自振频率最大，O型分布的功能梯度板的自振频率最小，均一及V型分布的固有频率大小介于两者之间。边界条件对板振动形态的影响：由于四边固支（Clamped，CCCC）的边界条件比SSSS约束性更强，其对于边厚比的变化更灵敏，并且随着宽厚比值的增大，边界条件产生的影响越来越大。CNT增强体分布形式、体积率、结构边厚比及边界条件对复合薄板结构自由振动的频率及振动模态有显著的影响。

来源：2019年第24期

《机械工程学报》期刊编辑部

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