复合材料蜂窝夹层板的振动特性研究

摘要

轻质复合材料蜂窝夹层板是近代一种性能比较优越的结构形式，具有比强度高、比刚度大，耐冲击性能好以及工艺性强等优点，在汽车制造、船海工程、体育器械等现多个工业领域得到了广泛应用。由于其工作环境的特殊性，这些结构经常面临振动载荷的作用。因而，研究蜂窝夹层结构的动力特性具有重要的意义。 本文基于一阶剪切变形理论，推导了层合板有限元列式，并采用FORTRAN语言编写了四边形八结点等参层合板单元的有限元程序，进而计算了层合板的静力位移、各层应力以及固有模态，并探讨了对称和反对称正交铺设层合板的长厚比、模量比以及铺层层数对其固有频率的影响。 针对典型的蜂窝夹层结构，基于Y型胞元模型，考虑蜂窝胞壁的弯曲、伸缩和剪切变形，利用Timoshenko梁理论推导出了双壁厚正六边形蜂窝芯层等效力学参数表达式，并通过特征单胞的有限元数值模拟来证明本文理论计算公式的正确性。在Resineer理论的基础上考虑了夹芯的剪应变，推导出了正交各向异性矩形蜂窝夹层板的自由振动控制方程，并给出了其在四边简支条件下固有频率的精确解。然后采用一阶剪切层合板理论来分析复合材料蜂窝夹层板的固有频率，将计算结果同实验和参考文献结果对比验证了该方法的可行性，并在此基础上讨论了蜂窝夹层板各项特征参数对其固有频率的影响。最后从时域和频域两个维度对复合材料蜂窝夹层板的强迫振动响应进行了分析，并讨论了结构阻尼参数、激励频率以及面芯厚度比对结构强迫振动响应特性的影响。

目录

第一个书签之前