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基于无网格法的中心刚体-FGM微梁动力学建模和仿真
1
作者
杜超凡
徐宁宁
+3 位作者
黎亮
余传斌
章定国
方建士
《力学学报》
北大核心
2025年第10期2432-2445,共14页
采用无网格点插值法和无网格径向基点插值法描述柔性体微梁的变形场,对旋转功能梯度材料(FGM)微梁的动力学特性进行研究.基于修正偶应力理论和刚柔耦合动力学建模理论,在浮动坐标系中描述变形位移,计及由横向弯曲变形所引起的纵向缩短量...
采用无网格点插值法和无网格径向基点插值法描述柔性体微梁的变形场,对旋转功能梯度材料(FGM)微梁的动力学特性进行研究.基于修正偶应力理论和刚柔耦合动力学建模理论,在浮动坐标系中描述变形位移,计及由横向弯曲变形所引起的纵向缩短量,即非线性耦合变形项,在系统动能中保留与之有关的所有高阶量,在系统势能中加入了考虑尺度效应的偶应力张量和曲率张量,利用第二类Lagrange方程,建立了旋转FGM微梁的高次刚柔耦合非线性动力学模型.通过仿真算例,比较了一次近似模型和高次模型的适用范围,同时验证了所建模型的正确性.进一步研究了材料梯度变化、材料特征长度参数变化以及转动规律等因素对旋转微梁瞬态动力学响应和稳态自由振动的影响规律.当梁的厚度减小到与材料的特征长度参数接近时,尺度效应对FGM微梁系统的瞬态动力学响应和稳态自由振动的影响不可忽略.将无网格法的仿真结果与传统有限元法和假设模态法进行比较分析,表明了无网格法作为一种柔性体离散方法在刚柔耦合多体系统动力学的研究中具有可推广性,丰富了柔性多体系统动力学领域的离散方法.
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关键词
无网格法
功能梯度材料微梁
尺度效应
刚柔耦合动力学
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职称材料
题名
基于无网格法的中心刚体-FGM微梁动力学建模和仿真
1
作者
杜超凡
徐宁宁
黎亮
余传斌
章定国
方建士
机构
扬州大学土木与交通学院
南京理工大学物理学院
南京工程学院材料科学与工程学院
出处
《力学学报》
北大核心
2025年第10期2432-2445,共14页
基金
国家自然科学基金(12472044,12472039,12232012,12402191)
扬州大学"青蓝工程"项目资助.
文摘
采用无网格点插值法和无网格径向基点插值法描述柔性体微梁的变形场,对旋转功能梯度材料(FGM)微梁的动力学特性进行研究.基于修正偶应力理论和刚柔耦合动力学建模理论,在浮动坐标系中描述变形位移,计及由横向弯曲变形所引起的纵向缩短量,即非线性耦合变形项,在系统动能中保留与之有关的所有高阶量,在系统势能中加入了考虑尺度效应的偶应力张量和曲率张量,利用第二类Lagrange方程,建立了旋转FGM微梁的高次刚柔耦合非线性动力学模型.通过仿真算例,比较了一次近似模型和高次模型的适用范围,同时验证了所建模型的正确性.进一步研究了材料梯度变化、材料特征长度参数变化以及转动规律等因素对旋转微梁瞬态动力学响应和稳态自由振动的影响规律.当梁的厚度减小到与材料的特征长度参数接近时,尺度效应对FGM微梁系统的瞬态动力学响应和稳态自由振动的影响不可忽略.将无网格法的仿真结果与传统有限元法和假设模态法进行比较分析,表明了无网格法作为一种柔性体离散方法在刚柔耦合多体系统动力学的研究中具有可推广性,丰富了柔性多体系统动力学领域的离散方法.
关键词
无网格法
功能梯度材料微梁
尺度效应
刚柔耦合动力学
Keywords
meshless method
functional graded material micro-beam
size effect
rigid-flexible coupling dynamics
分类号
O313.7 [理学—一般力学与力学基础]
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职称材料
题名
作者
出处
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1
基于无网格法的中心刚体-FGM微梁动力学建模和仿真
杜超凡
徐宁宁
黎亮
余传斌
章定国
方建士
《力学学报》
北大核心
2025
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