基于时域谱单元的功能梯度材料结构波传播分析

摘要：

考虑功能梯度材料结构宏观材料属性的连续空间变化，推导了一种任意四边形形状的 Gauss －Lobatto －Legendre 时域谱单元。分别采用均匀化模型、分层离散模型和连续材料模型三种建模方法描述材料的梯度变化特性。研究了二维功能梯度结构在中心冲击载荷下的波动力学响应，将数值模拟结果与文献理论解进行了对比，验证了单元的有效性，研究了高频导波在二维功能梯度材料结构中的传播特性。计算结果表明：均匀化模型无法准确描述功能梯度材料结构中的波场行为；采用分层离散模型计算的波响应幅值、相位和相速度均与采用连续材料模型计算的结果有差异，采用连续材料模型能更好模拟功能材料宏观材料性质空间连续变化的特征。功能梯度材料中对称模式纵波、反对称模式横波的相速度频散现象不明显，对称模式横波的相速度频散明显。

关键词：功能梯度材料、弹性波、谱单元、时域响应

分类号：O347.4(固体力学)

资助基金：国家自然科学基金项目11372246；CAST-BISEE 基金

在线出版日期：2015-07-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：18-23