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摘要
对绕刚性轴匀速转动的各向异性转动圆环进行了弹性分析.仿照自然界中贝壳的三层构造结构，假定圆环由相互黏结非常好的3个区域组成，内外区域由均匀各向异性材料组成，而过渡区域的材料性能沿径向任意梯度变化.结合边界条件和界面处的连续性条件，采用积分方程方法可得关于径向应力的第二类Fredholm积分方程，进而通过对其进行数值求解，得到了夹层圆环结构的应力场与位移场.对于工程实际中不同梯度变化情况，只需代入相应的材料性能变化形式即可求解.数值算例部分，通过与常用的特殊幂函数梯度变化形式得到的精确解进行对比，验证了积分方程方法的有效性和精确性.同时重点分析了过渡区域材料性能按Voigt函数变化时各向异性度、材料梯度参数、过渡区域厚度等对夹层圆环结构应力场和位移场的影响.该文采用的积分方程方法将为带功能梯度层的各向异性夹层圆环结构的优化设计提供强有力的分析方法.数值分析结果也将为夹层圆环结构的安全设计提供理论指导依据.
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单位长沙理工大学; 中车株洲电力机车有限公司; 土木工程学院
