含损伤复合材料桨叶结构振动特性研究

摘要

世界上越来越多的直升机桨叶采用复合材料，对桨叶的振动分析就成了亟待解决的问题，因此开展复合材料桨叶的振动研究具有重要的工程应用价值。 本文计算对比了层合板的试验方法和MSC.Patran/Nastran有限元软件计算方法，首先，建立无损伤、含损伤复合材料层合板动力学分析有限元分析模型，然后在一端固支的情况下对所建立的动力学有限元模型计算固有频率，结果表明仿真计算结果与实验结果符合。在此基础上，运用蜂窝夹芯理论将夹层板等效为层合板，建立无损伤、含损伤的有限元动力学模型。在四边简支的情况下计算固有频率，对比基于Zig-Zag变形假定和Mindlin一阶剪切理论的解析法，结果表明二者吻合较好，从而验证了MSC.Paltran/Nastran有限元软件的有效性。运用Patran对桨叶建立了有限元模型，并在一端固支状态下进行了桨叶模态分析。结果表明计算误差在工程允许范围内，小范围蒙皮分层损伤不会对桨叶整体固有模态产生足够影响，相对于分层损伤，穿孔损伤对桨叶固有频率的影响较大。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1复合材料在直升机上的应用

1.2复合材料层合板振动的研究现状

1.2.1完整复合材料层合板振动特性的研究

1.2.2含损伤复合材料层合板振动特性的研究

1.3复合材料夹层板振动的研究现状

1.4复合材料桨叶振动的研究现状

1.5桨叶结构相关适航条款

1.6本文的主要研究工作

第二章复合材料层合板振动的有限元仿真

2.1复合材料层合板振动的有限元分析

2.1.1一端固支复合材料层合板振动

2.1.2含穿孔损伤复合材料层合板振动

2.1.3含分层损伤复合材料层合板振动

2.2复合材料层合板振动有限元建模

2.2.1一端固支层合板振动的有限元建模

2.2.2含穿孔损伤复合材料层合板振动的有限元建模

2.2.3含分层损伤复合材料层合板振动的有限元建模

2.3复合材料层合板振动的计算和分析

2.3.1复合材料层合板振动试验研究

2.3.2一端固支的无损伤层合板

2.3.3穿孔损伤复合材料层合板

2.3.4分层损伤复合材料层合板振动的的计算和分析

2.4本章小结

第三章复合材料夹层板振动的有限元仿真

3.1复合材料夹层板振动的有限元分析

3.1.1复合材料夹层板的基本力学性质

3.1.2复合材料夹层的剪切位移模式

3.1.3复合材料夹层板振动的计算

3.2复合材料夹层板振动有限元建模

3.2.1一端固支夹层板振动的有限元建模

3.2.2含面/芯脱胶损伤复合材料夹层板振动的有限元建模

3.3复合材料夹层板振动的计算和分析

3.3.1四边简支的无损伤夹层板

3.3.2含面/芯脱胶损伤的夹层板

3.4本章小结

第四章复合材料桨叶振动的有限元仿真

4.1复合材料旋翼的结构

4.2复合材料桨叶建模

4.2.1复合材料桨叶的结构描述

4.2.2复合材料桨叶的有限元建模

4.3桨叶振动特性计算和分析

4.3.1无损伤桨叶振动特性

4.3.2含损伤桨叶振动特性

4.4本章小结

第五章总结与展望

5.1全文总结

5.2展望

致谢

在校期间研究成果

参考文献