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复合材料传动轴由于具有轻质、刚度高、抗冲击、耐腐蚀性好、热稳定性好等优点,在航空和汽车领域正逐渐代替传统的金属材料传动轴,发挥着越来越重要的作用。因此,研究复合材料传动轴动力学和稳定性问题将会进一步改善和提高复合材料传动轴的动力学性能。 本文研究嵌入形状记忆合金(SMA)丝的复合材料传动轴的非线性动力学特性。在该模型中,把传动轴视为一个嵌入SMA丝的圆形截面薄壁复合材料梁,其中SMA丝与轴的纵轴线平行。利用Brinson提出的SMA热本构方程计算SMA丝的受限回复应力。由Hamilton原理建立旋转复合材料传动轴的非线性振动偏微分方程。在上述方程中引入由SMA丝受限回复应力产生的轴向力,建立嵌入SMA丝的复合材料传动轴在偏心激励作用下的非线性弯曲振动方程。从上述非线性振动方程出发,首先不考虑非线性和偏心的影响,研究传动轴的线性振动特性。分析了SMA含量、温度、初始应变、铺层角对复合材料传动轴固有频率的影响。 采用谐波平衡法求解复合材料传动轴的非线性弯曲振动方程,研究了非线性稳态受迫频率响应特性以及非线性固有频率特性,分析了温度、SMA丝含量、初始应变、铺层角和转速对复合材料传动轴的非线性稳态受迫响应和非线性固有频率的影响。基于Galerkin法对非线性弯曲振动方程组进行空间离散化,采用四阶龙格-库塔法进行数值积分,获得了复合材料传动轴的非线性时间响应解,研究温度、SMA含量、初始应变、铺层角等不同因素对传动轴非线性振动时间响应的影响。