弹性地基上纤维增强复合材料层合圆柱壳振动特性分析

摘要

针对弹性地基上纤维增强复合材料（FRC）层合圆柱壳的振动特性，本文构建了基于Pasternak弹性地基的壳体动力学模型。运用一阶剪切变形理论推导结构的控制方程，引入人工弹簧技术模拟多种边界条件，通过Rayleigh-Ritz法求解壳体固有频率。将计算结果与文献数据进行对比，证明该模型具有准确性和合理性。在此基础上，探究了铺层角度、铺层方式和地基参数对结构振动特性的影响。计算结果表明，固有频率随铺层角度在[0°，90°]区间内先升后降，出现模态交换；Pasternak弹性地基的刚度与剪切系数均能提升有效刚度，其中剪切系数的影响更为显著。提出的建模方法可以为水下、地下等弹性介质环境中FRC层合圆柱壳的结构设计与振动性能调控提供理论依据。

关键词

纤维增强复合材料 / 层合圆柱壳 / Pasternak弹性地基 / Rayleigh-Ritz法 / 人工弹簧技术