层合结构复合材料构件振动特性分析方法研究

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 8次 | 上传用户:ziyoucunzai
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纤维增强复合材料在航空航天、风力发电等高科技领域得到越来越广泛的应用,其除了具有比强度和比刚度高、抗振动和可设计性强等优点之外,还具有优良的阻尼特性,对结构的振动控制和提高结构承受循环和冲击载荷的能力是非常有益的,受到复合材料研究者的日益重视。本文对复合材料层合板进行了如下三方面的研究:一、分析了复合材料的阻尼机理和阻尼预测方法,建立了不同铺层方式、不同厚度、不同材料等情况下复合材料层合板的阻尼预测模型,开发了相关阻尼预测软件程序,并对不同材料层合板的模态阻尼进行了数值模拟。二、建立了层合板无损伤、含开孔损伤和含分层损伤情况下的动力学有限元分析模型,并对自由支承和一端固支条件下所建立的有限元模型进行了模态计算,分析了不同铺层方式、不同几何参数等情况对无损伤层合板振动特性的影响规律;分析了开孔位置、开孔大小以及分层区接触刚度、分层深度、分层大小对含损伤层合板振动特性的影响规律。三、对各种形式层合板进行了振动模态实验,将实验结果与阻尼预测模拟结果和有限元仿真结果进行了对比分析,验证了分析模型的有效性。本文的研究成果对复合材料结构件的振动特性分析具有一定的参考价值。通过建立的阻尼预测模型可以识别本构方程中的等效阻尼系数,可以方便地推导出任意铺层数和任意铺层角层合板的等效阻尼矩阵;建立的有限元仿真模型为快速、准确地评价复合材料的动态力学性能提供了有力手段,具有比较重要的工程意义。
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