[00953312]服役下智能材料及其结构的力学行为研究

智能材料被寄望应用于国防、运载、工程装备、电子及化工等领域，但其在服役环境下的性能问题亟待解决。深入研究服役下智能材料与结构力学行为是提高智能材料性能和延长构件使用寿命的有效途径，对促进我国智能制造产业的发展具有重要意义。 该项目以国家自然科学基金等为依托，围绕服役下智能材料与结构中多物理场耦合、非线性静动力学和损伤屈曲行为等问题，针对圆筒、板、壳和梁等结构建立了相应的力学模型，解决了在服役环境下的力学问题，取得了一系列原创性成果。 主要研究内容：电、磁、热和力耦合环境下功能梯度压电圆筒结构的非线性静、动力学和稳定性问题；旋转功能梯度压电圆筒结构力学行为问题；服役下功能梯度圆板的自由振动问题；低速冲击下层合浅球壳的接触、变形和损伤问题；粘弹性功能梯度压电层合板的蠕变屈曲和后屈曲问题。 科学发现点：①求解了电/磁/热/力耦合环境下的功能梯度压电圆筒非线性力学问题，获得了多场耦合效应、材料性能参数、结构几何参数及边界条件诸因素对其非线性静、动力学行为的影响规律，发现了梯度指数的取值和材料参数的温度相关性引起结构电-磁-热-弹性应力分布和稳定性显著变化的规律；②求解了电/热/力载荷服役环境下的旋转功能梯度压电圆筒结构的非线性静力学问题，证明了梯度指数、旋转角速度和几何尺寸在旋转圆筒结构力学行为研究中的重要性；③求解了处于磁场中的功能梯度压电圆板的自由振动问题，发现了梯度指数、厚径比、磁场强度以及边界条件对圆板结构圆频率的影响显著；④求解了低速冲击下层合浅球壳的接触和变形等力学问题，揭示了接触区域和载荷对结构冲击变形的影响规律，发现了冲击塑性变形对损伤发展的抑制作用；⑤求解了综合考虑几何非线性和物理非线性效应的功能梯度压电层合板的稳定性问题，揭示了外加电激励下粘弹性功能梯度压电层合板的屈曲和后屈曲行为。 科学价值：该项目有效解决了服役环境下智能材料构件的力学建模和求解性能退化及构件延寿的问题，研究成果可用于指导服役环境下智能材料构件的设计与制造，促进我国智能材料在工程领域的推广应用。 同行引用及评价：该项目获得了5项国家自然科学基金的支持，第一完成人入选了2013年教育部“新世纪优秀人才支持计划”。项目成果的8篇代表性论著SCI总被引206次，其中他引162次；单篇最高被引51次，其中他引43次；研究成果整理出版了中英文专著各1部。第一完成人应邀在权威期刊Composite Structures上发表综述论文，论著得到国内外同领域学者的引用和高度评价。