基于振动特性的含冲击损伤复合材料检测有限元模拟研究

摘要

当前，飞机复合材料结构损伤容限的设计准则是基于损伤无扩展概念的，使用经验和试验结果表明，复合材料对外来冲击和意外损伤敏感，为确保结构安全，必须运用严格的检查手段来检测可能出现的冲击损伤。然而，现有的技术手段需要逐点扫查，检测效率低，需要建立一种快速、简洁、实用的无损检测方法，以便能够及时的获取材料或结构中损伤位置、损伤程度信息并能对结构的剩余强度做出评估。含冲击损伤复合材料的检测对于复合材料的损伤评估和材料的发展有着重要的意义.对于其检测方法要求具有简洁快速等特征.本文通过有限元模拟,引入冲击损伤,基于振动模态固有频率和改进的模态曲率损伤因子,比较了没有损伤和损伤产生后复合材料的振动特征变化情况,研究了含冲击损伤的复合材料的损伤位置、损伤程度、铺层情况等参数对于其振动特征参数的影响,结果表明基于振动的模态固有频率和改进的模态曲率损伤因子的方法对于含损伤复合材料的损伤检测和评估的有效性,对于实际检测有一定的指导意义,可用于其无损检测.