FGM梁自由振动：理论分析与应用前景

本篇文章标题为《预应力功能梯度连续梁自由振动的理论研究》，发表于2016年的国际期刊《工程科学与技术》第19卷，重点关注了预应力功能梯度材料（FGM）在大挠度连续梁中的自由振动特性。FGM是一种特殊的非均匀复合材料，其材料性质在垂直于结构维度的方向上呈现出连续变化，结合了金属的高强度和陶瓷的高耐热性，展现出优异的综合性能，特别适用于高温和高负载环境。 研究者Amlan Paula和Debabrata Das探讨了FGM梁在动力学方面的特性，考虑了体积分数沿材料厚度的幂律变化，并采用von Kármán非线性应变-位移关系来处理几何非线性问题。他们基于最小势能原理解决了静力学问题，并通过哈密顿原理将动力学问题转化为特征值问题，这涉及到梁的有载自振频率分析。 文章详细探讨了三种典型边界条件下的FGM梁：固支-固支、简支-简支和固定端。研究者提供了未变形梁的无量纲频率参数的数值计算结果，这些结果不仅包括静态问题在无量纲压力-位移平面中的表现，还涵盖了动态问题在无量纲频率-位移平面上的变化趋势。通过对比不同图象，作者揭示了不同功能梯度材料对于振动响应的影响，以及与体积分数指数的关系。 文章的结论部分指出，功能梯度材料的应用前景广泛，尤其是在航空航天、核能、汽车、生物机械等多个领域。作者强调了FGM在承受极端热负荷和机械负荷环境中的优势，并指出Karabuk大学对这篇文章进行了同行评审，表明其学术严谨性。 这篇论文提供了深入理解预应力FGM连续梁自由振动特性的理论框架，对于设计和优化这类高性能结构具有重要的工程实践价值。