双功能梯度碳纳米管增强复合材料旋转圆柱壳的振动分析

王宇，徐宏达，李昊，李昌 （辽宁科技大学机械工程与自动化学院）

摘要：对3种边界条件下旋转态双功能梯度碳纳米管增强复合材料（DFG-CNTRC）圆柱壳的行波振动特性开展了研究。首先，根据建立的DFG-CNTRC圆柱壳模型，分析了以金属-陶瓷功能梯度材料为基体的5种类型碳纳米管增强材料的性能参数。其次，基于Sanders 壳体理论和传递矩阵方法，考虑转速影响，推导了任一截面状态向量的常微分方程组和整体传递矩阵关系。最后，对简支-简支（S-S）、固支-固支（C-C）和固支-自由（C-F）3种典型边界条件下的动力学微分方程进行求解计算，验证了理论分析的正确性。研究表明，科氏力和离心力效应引起行波频率出现了分离现象和增大趋势，边界条件和碳纳米管体积分数对行波振动特性的影响显著，而基体材料体积分数指数对振动特性的影响较小，长度和厚度对结构振动特性影响均不同。

关键词：功能梯度材料基体；碳纳米管增强材料；旋转圆柱壳；传递矩阵方法；行波振动