層合結構復合材料構件阻尼預測和振動響應分析方法研究.pdf

1、隨著航空發(fā)動機性能要求的不斷提高，特別是重量不斷減輕，在依靠整體葉盤、整體葉環(huán)、空心葉片和對轉渦輪等新型結構的同時，還將越來越多地依賴于高比強度、低密度、高阻尼、壽命長和耐高溫能力強的先進復合材料，以提高飛機的結構性能，降低飛機的結構重量系數(shù)，提高飛機的運載效率。
　　本文建立了復合材料層合板的宏細觀阻尼預測分析模型。從細觀模型出發(fā)分析了復合材料彈性模量和各向阻尼因子隨纖維含量和界面參數(shù)的變化規(guī)律，在宏觀模型的基礎上研究了不同纖維

2、角度、不同鋪層方式和厚度的層合板的阻尼比變化，推導了多層層合板的有效剛度矩陣和有效阻尼矩陣。
　　采用有限元法推導了不同位移模式和單元類型的單元剛度矩陣、質量矩陣和阻尼矩陣，基于MATLAB軟件編程得到層合板模型的整體剛度、質量和阻尼矩陣；基于虛位移原理建立了纖維增強復合材料層合板的振動方程，采用Newmark-β數(shù)值積分法求解了幾種不同結構層合板在簡諧激勵和脈沖激勵條件下的振動響應，分析了層合板鋪層角度、厚度以及阻尼對其振動響應

3、的影響。
　　在固支邊界條件下利用模態(tài)分析法對試件進行了振動實驗，得出了各試件的頻率響應曲線，識別出了各試件的前三階模態(tài)；利用激振器對層合板進行了正弦受迫響應，得出了在不同激振力幅下加速度響應幅值與激勵力頻率的關系。通過加速度正弦響應圖，還可以分析激振力大小對各階共振頻率及共振時加速度幅值產生的影響。
　　研究復合材料的阻尼特性和振動響應對復合材料性能以及結構優(yōu)化有重要意義。通過宏細觀阻尼預測可以從復合材料細觀層面上闡述層合