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多裂纹纳米梁的自由横向振动。 (英语) Zbl 07543812号

摘要:建立了一个非局部模型来研究具有任意数量裂纹的纳米梁的尺寸依赖性自由横向振动。通过在边坡中引入不连续性和裂纹横截面处的横向位移来模拟裂纹的影响,该位移与通过其传递的弯矩和剪切力成比例。假设裂纹尖端应力场未受干扰(非相互作用裂纹),每个裂纹的局部柔度与其应力强度因子有关。基于Bernoulli-Euler梁理论定义了运动场,并利用应力驱动非局部弹性理论的本构方程考虑了小尺度尺寸效应。通过这种方式,每个横截面的曲率被定义为所有横截面弯矩的积分卷积,以及取决于材料特征长度参数的核函数。阐述了非局部本构方程的积分形式,并将其转换为微分方程,该微分方程受一组数学上一致的边界条件和纳米梁末端和裂纹横截面的连续性条件的约束。分别求解裂纹之间纳米梁每段的运动方程,并施加变量一致的本构边界和连续性条件来确定固有频率。将该模型应用于具有不同边界条件的纳米梁,给出了存在1到4个裂纹时的固有频率和振型。模型的结果收敛于文献中关于局部裂纹梁的实验结果,以及当裂纹长度为零时完整纳米梁的解。研究了裂纹位置、裂纹长度和非局部性对固有频率的影响,也适用于更高的振动模式。提出并讨论了包括裂纹对固有频率的放大和屏蔽效应在内的新发现。

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74-XX岁 可变形固体力学
76倍 流体力学
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