不同模量石墨简支梁的弹塑性分析及试验研究

赵建华, 顾文胤, 姚文娟*

(1.江西省高速公路投资集团有限责任公司上饶管理中心， 上饶 330025； 2.上海大学力学与工程科学学院， 上海 200444)

大量研究表明[1-2]，许多材料都具有拉压不同模量性质。工程上广泛应用的材料，如土木工程中的混凝土，航空及机械工程中的金属、石墨、塑料等，都具有明显的拉压不同模量特性。21世纪初，人们发现强度最大的石墨烯材料是一种拉压不同模量的材料[1]。随着科学技术的发展，对准确描述材料的各种性能提出了更高的要求，研究材料的不同模量力学特性正在成为一种新的研究趋向。石墨广泛应用于各种工业领域中，比如电弧炼钢用电极、机械密封石墨环等。同时由于石墨材料具有良好的高温力学性能，再加上它本身的耐辐照性能，其在国防核工业中得到广泛的应用[2-4]。

21世纪以来，中外许多学者对不同模量材料制备的结构及力学特性进行研究[5-8]，Insausti[9]通过虚拟试验研究了纤维增强复合材料的拉压不同模量。Yao等[10]利用理论推导并结合数值模拟方法，研究了双模量温克勒基础梁在温度沿梁高非线性分布下的力学特性。Li[11]推导了双模量功能梯度弯曲梁的解析解，确定了最大弯曲应力发生的位置。乔赫廷等[12]推导了有限元求解模型中切线刚度矩阵的列式，建立了基于拉压不同模量问题的数值求解算法。杨洋等[13]推导了拉压不同模量材料的剪切弹性模量表达式, 建立了不同模量铁木辛柯梁及欧拉-伯努利梁的振动微分方程,计算了不同模量铁木辛柯简支梁的自由振动频率。……