宏纤维压电层合壳结构非线性屈曲分析

来源：计算力学学报杂志2023年第3期北京时间：

作者：张顺琦,赵亚飞,高英山,陈敏

单位：上海大学 机电工程与自动化学院, 上海 200444,上海大学 机电工程与自动化学院, 上海 200444,上海大学 机电工程与自动化学院, 上海 200444,西交利物浦大学 智能工程学院, 苏州 215123

摘要：以纤维压电MFC （Micro-Fiber Composite）层合圆柱壳为例，研究了其在准静态屈曲下的非线性振动响应。基于Reissner-Mindlin一阶剪切变形假设，采用大转角几何全非线性理论，建立了带有纤维角度的MFC层合壳结构的非线性屈曲与振动分析模型。采用全拉格朗日方程（Total Lagrange Formulation）对非线性模型进行线性化处理，并结合Riks-Wempner弦长控制迭代法进行准静态求解，然后在每个解点进行自由振动分析。通过与文献数据对比验证了所建模型的准确性。并用该计算模型对MFC-d31层合圆柱壳进行屈曲及自由振动分析，研究了几何参数（曲率、厚度、纤维角度和不同外加电压）对频率的影响。结果表明，厚度、曲率和纤维增强角度对结构的临界载荷有显著的影响，且结构的临界载荷随着上述参数的增大而增大；电场强度可对不同纤维角度壳体的自振频率进行调节，能够提高结构的临界载荷；纤维角度越大，电压对结构自振频率调节的效果越明显。

关键词：MFC-d31,自由振动频率,几何全非线性,屈曲分析,纤维角度,

基金资助：国家自然科学基金（11972020；5180447）；上海市自然科学基金（21ZR1424100）资助项目.