机械工程学报

作者：高英山, 张顺琦, 黄钟童

单位：1. 上海大学机电工程与自动化学院 上海 200072;；2. 大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室 大连 116024

关键词：功能梯度材料,几何非线性,碳纳米管,一阶剪切变形；

基金：国家自然科学基金（11602193）、大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室开放课题（GZ1709）和陕西省自然科学基础研究计划（2017JQ1027）资助项目。

基于一阶剪切变形假设和哈密顿原理建立了碳纳米管（Carbon nanotube，CNT）增强功能梯度板大变形非线性有限元模型，实现了CNT纤维增强功能梯度复合板在发生大变形时的准确计算。该非线性模型不但包含几何全非线性应变—位移关系，还考虑薄板结构法向发生大转角的情形。通过与已有数据对比验证了所建模型的准确性。利用所建模型对四种典型的CNT分布形式，即均匀分布、O型分布、V型分布和X型分布的CNT纤维增强功能梯度复合板进行几何大变形非线性计算和分析，讨论CNT体积分数、CNT分布方式、结构宽厚比和载荷对CNT纤维增强功能梯度复合板的影响。研究表明：随着CNT体积分数的增加，该功能梯度复合板的刚度随之增加；相同体积分数下，X型分布复合板的刚度最大，均匀分布和V型分布次之，O型分布复合板的刚度最小。为CNT纤维增强功能梯度复合板的工程应用提供参考。

来源：2019年第8期

《机械工程学报》期刊编辑部

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