多孔功能梯度材料Timoshenko梁的自由振动分析

王伟斌， 杨文秀， 滕兆春

(兰州理工大学 理学院，兰州 730050)

1 引 言

功能梯度材料FGMs(Functionally Graded Materials)是一种非均质的新型复合材料，最早由日本科学家Toshio等提出[1]。航天飞机在通过大气层时，高速飞行会使机身内外存在很大的温差，从而导致材料内部产生很大的热应力，为了解决热防护系统出现的这一系列不利因素，进而对机身材料的力学性能和耐热性能有很高的要求，FGMs的出现满足了这一要求[1]。FGMs通常是由两种或者两种以上性能不同的材料复合而成，也可以通过不同性质、大小和形状的增强相和基体相使用连续的方法结合而成。通过逐渐改变组成材料的体积分数，FGMs结构的性质和功能由一侧向另一侧呈连续梯度变化，因此不存在明显的界面，与均匀的复合材料相比，消除了不连续的物理性能，使得热应力集中能够降到最低[2]。FGMs已广泛应用于机械工程、土木工程、船舶工业和核工业等高技术领域。近些年来，人们对功能梯度梁、板以及壳结构的力学行为进行了大量的研究[3-5]。Esen[6]研究了热环境中加速载荷作用下功能梯度Timoshenko梁的动态响应，得到了在均匀、线性和非线性热载荷及变速热载荷作用下运动质量与不同陶瓷和金属成分的梯度梁相互作用的新结果。Baghlani等[7]研究了弹性地基上的FGMs部分充液圆柱壳在热环境下的力学性能，得到了幂律指数、液体深度和温度对壳的无量纲固有频率的影响。Shahbaztabar等[8]分析了部分或完全与流体接触的FGMs圆柱壳在Pasternak地基上的自由振动问题，得到了液深比、弹性地基和几何参数等对无量纲固有频率的影响。……