S型功能梯度复合梁的非线性颤振特性分析

汪卫东; 韩明君; 冯瑞龙

doi:10.19789/j.1004-9398.2026.01.005

首都师范大学学报（自然科学版） ›› 2026, Vol. 47 ›› Issue (1) : 33 -43+55. DOI: 10.19789/j.1004-9398.2026.01.005

S型功能梯度复合梁的非线性颤振特性分析

汪卫东, 韩明君, 冯瑞龙

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摘要

针对飞行器超音速飞行时可能发生的颤振等力学行为，基于经典梁理论和一阶活塞气动理论，探究S型功能梯度复合梁的非线性颤振特性。考虑2类S型功能梯度材料（S-FGM）复合梁结构，采用Galerkin法对系统控制方程进行离散化处理，结合Routh-Hurwitz稳定性判据与Hopf分岔理论，进一步推导出系统发生颤振时对应的临界流速与频率的解析表达式。通过数值算例，对比了2类不同分布复合梁在超音速环境下的稳定性，并系统地研究了梯度指数等关键物理参变量对S型功能梯度梁的颤振稳定性的影响，通过Runge-Kutta法对系统的稳定性进行验证。结果表明，随着功能梯度指数越大，系统将越容易发生颤振，研究结果将为S型功能梯度复合梁的设计优化提供理论依据。