复合材料加筋/夹层板壳声振特性研究进展

复合材料加筋/夹层板壳结构在众多工程领域结构物中已得到广泛应用,研究其声振特性对于指导工程设计具有重要意义。本文对国内外复合材料加筋/夹层板壳结构声振特性的研究进行回顾、梳理和归纳,并探讨各种研究方法的适用性,以及未来的研究趋势。综述结果表明:解析与数值相结合的研究方法兼具灵活性和高效率,是研究声振特性的有效方法,也是重要的发展方向;新材料的应用给研究带来了新变化,增大了结构动力学和声学的设计空间;现有的分析方法可以模拟出结构的任意边界条件而无法还原实际边界条件,因而需要结合试验研究作为支撑。

基于功率流的复合材料层合板连接节点振动传递特性

[目的]为了研究复合材料层合板连接节点的振动传递特性,提出一种采用有限元功率流法并结合功率流可视化技术的分析方法。[方法]首先,验证用有限元实体单元功率流描述板壳振动的有效性;然后,引入功率流传递率评价指标,提出有限元模型功率流传递率的计算方法,并以导纳功率流法计算结果为参照来验证其有效性;最后,建立嵌入式连接和螺钉连接这2种复合材料层合板的连接模型,计算其功率流传递率曲线和典型功率流矢量图。[结果]对比验证结果表明,2种连接模型的振动传递路径和功率流传递率存在明显差异。[结论]有限元功率流法直观反映了连接结构的振动传递能力及振动能量传递路径,可为复合材料结构设计提供参考。

深水静压下混杂夹芯复合结构形变及强度特性

针对混杂夹芯复合结构的典型结构和承载受力特征,以某水下平台附体结构为背景展开研究。首先,设计试验模型并进行耐压承载特性试验。然后,用Abaqus建立有限元分析模型,将仿真计算与试验结果进行对比,验证仿真分析的有效性,并在此基础上进一步探讨深水静压载荷作用下该结构各主要组成构件的变形及应力分布特征规律。最后,以钢质框架与表层蒙皮相交应力集中区域的细节设计问题为对象,综合评价了2种T型连接设计方案的合理性与可行性。结果显示,芯材弹性模量在4-8 GPa时可以避免蒙皮和芯材出现严重的应力集中,可为该类结构的后续工程设计提供参考。

充水密加筋夹层结构固有特性仿真及试验研究

针对充水密加筋夹层结构,考虑内域流固耦合模态计算时出现的计算量过大的问题,提出了基于ABAQUS的附加质量替代方法,并通过对不同半径和高度的充水圆柱壳模型的分析,探讨了附加质量方法的适用性问题。同时,为了更直观地评价内域耦合湿模态计算过程中流体对结构固有频率的影响,引入了流体参与度的概念,并指出针对内域耦合问题,流体参与度系数取值在1附近时,附加质量替代方法有较高的计算精度。最后,采用附加质量方法对加筋夹层结构充水模态进行计算,并与试验值对比,验证了方法的正确性。

基于高阶剪切变形理论的层合板透声性能分析

为有效控制复合材料结构在船舶应用中的声学影响,更好地给舱内人员和设备提供较理想的工作环境,首先利用高阶剪切形变理论,建立了复合材料层合板Rayleigh-Ritz模型,并推导了结构透声损失的封闭解;然后,重点探讨了复合材料层合板的铺层角度、主方向弹性模量比、密度和阻尼等材料参数对不同流体介质中结构的透声性能影响。研究发现:铺层角度不改变结构整体的透声水平;密度是影响结构透声损失的最显著参量,材料阻尼的增大则使得结构透声损失曲线下降峰幅值稍有增加,而材料主方向弹性模量比对空气中的层合板透声性能影响较水中突出。