静水压荷载下功能梯度圆环的弹性屈曲

摘要：

管道屈曲问题中,结构通常被考虑为平面应力圆环,但若存在轴向位移约束,其状态更接近平面应变圆环的状态.文中从理论上研究静水压作用下平面应力和平面应变功能梯度材料圆环的弹性屈曲问题.假定材料沿厚度方向弹性物性按照幂律分布连续变化,结合一阶剪切变形理论和Kárman几何关系,应用虚位移原理,导出结构的基本平衡方程;采用本征值方法得到了屈曲控制方程和结构屈曲临界荷载的解析解.通过算例比较了平面应力和平面应变状态下结构理论屈曲性能,同时考察了结构径厚比和材料组分参数的影响.结果表明:平面应变功能梯度材料圆环屈曲临界荷载略高于平面应力的结果;当材料组分参数介于0.1至10区间内时,两种圆环的屈曲临界荷载均下降得较为明显.

关键词：功能梯度材料、圆环、屈曲、虚位移原理

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分类号：O343.9(固体力学)

资助基金：国家自然科学基金资助项目11402093;机械结构强度与振动国家重点实验室开放课题项目SV2016-KF-08;华南理工大学中央高校基本科研业务费专项资金资助项目2015ZZ130Supported by the National Natural Science Edition of China11402093

在线出版日期：2017-04-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：65-69