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夹层板结构具有重量轻、比强度高、比刚度大的特点,因此在各种军用和民用领域尤其是航空领域有广泛的应用。而在航空领域,颤振等气动弹性问题一直是人们关注的热点。因此,夹层板的颤振问题研究具有重要的工程应用价值。 通过对夹层板在气动载荷和面内载荷联合作用下的非线性动力学行为的研究,揭示了夹层板的颤振机理,为设计高比刚度及具有良好抗振性能的夹层板提供重要的理论依据,同时对飞行器颤振抑制问题的研究提供技术支持。 文章主要内容包括以下几个方面: (1)基于活塞理论,考虑Reddy高阶剪切与von Karman大变形,利用Hamilton原理建立了夹层板的动力学方程。夹层板的模型为:上下表层采用功能梯度材料,夹心层采用粘弹性阻尼软材料,粘弹性模型采用Kelvin模型,边界条件为四边简支。 (2)求解了夹层板的颤振速度。通过对方程特征值的求解,确定了系统的颤振速度,并分析了不同粘弹性层厚度与不同板长对颤振速度的影响并得出结论:随着夹层板阻尼层厚度的增加,颤振速度会不断增大;随着板长度的增加,颤振速度会不断减小。 (3)对非线性动力学方程进行离散,得到二自由度的常微分方程。并采用多尺度法对方程进行了摄动分析,研究了两种共振情况下的非线性动力学特性。数值结果表明:系统存在分叉、混沌等非线性动力学行为,会出现周期—混沌—周期交替的现象。