功能梯度纳米压电壳的非线性屈曲和后屈曲分析

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本文以电-弹性表面/界面理论为基础,结合von Kármán几何非线性,得到了功能梯度纳米压电壳的总势能(包括表面能量)。根据最小势能原理,导出了功能梯度纳米压电壳在横向荷载作用下的非线性控制微分方程。通过利用奇异摄动法求解非线性控制微分方程,得到了功能梯度纳米压电壳的非线性屈曲荷载和后屈曲荷载的渐近解。为了验证本文模型的正确性与可靠性,本文的结果与已有的结果进行了比较,结果表明本文的模型是准确的。数值算例表明,考虑表面弹性效应会提高功能梯度纳米压电壳的临界屈曲荷载以及后屈曲荷载,表面压电效应对纳米壳的临界屈曲荷载和后屈曲荷载的影响与表面弹性效应一致;而考虑表面介电效应会降低功能梯度纳米压电壳的临界屈曲荷载以及后屈曲荷载,表面残余应力对纳米壳的临界屈曲荷载和后屈曲荷载的影响与表面介电效应一致。此外,功能梯度纳米压电壳的临界屈曲荷载和后屈曲荷载均随着功能梯度指数的增大而减小。总的来看,功能梯度纳米压电壳的后屈曲路径是稳定的。
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