湿热环境下胶接修理碳纤维/环氧树脂基层合板振动特性

通过理论推导和有限元仿真,研究四端固支的复合材料层合板胶接修理结构在湿热环境下的振动特性。基于Mindlin一阶剪切变形理论和Hamilton原理,考虑湿热应力,利用温度与湿度的等效性,推导受湿热环境影响的复合材料层合板本构方程,采用有限元法求解层合板的振动特征方程。利用有限元软件ABAQUS,建立胶接修理层合板模型,并与文献结果进行对比,讨论不同的湿热环境和附加补片个数对胶接修理层合板振动特性的影响。结果表明:湿热环境下,附加补片的引入都使得胶接修理层合板各阶固有频率降低,附加补片个数由一个变为两个时,一阶固有频率进一步下降;湿度增加对固有频率降低的影响大于温度增加对固有频率的影响;在温度、湿度同时升高的环境下,附加补片的引入会使层合板胶接修理结构更早地达到湿热屈曲的状态。

湿热环境对含板芯脱胶复合材料蜂窝板固有频率的影响

对于由复合材料层合板和Nomex芯层构成的含板芯脱胶蜂窝板,进行了不同温湿度下固有频率的数值分析,以探究板芯脱胶对复合材料蜂窝板在湿热环境下固有频率的影响。基于分段剪切变形理论,利用湿热膨胀的等效性,考虑变形后上面板与芯层在脱胶区域处的位移差值,对蜂窝板的运动控制方程进行求解。建立了四端固支的含板芯脱胶复合材料蜂窝板有限元模型。分别讨论了温度、湿度、温湿度联合作用对不同板芯脱胶面积蜂窝板固有频率的影响。算例结果表明:吸湿量在0.5%~0.75%之间时,25%脱胶面积的蜂窝板首先出现了屈曲效应;湿热条件不变时,随着脱胶面积的扩大,复合材料蜂窝板的前三阶固有频率逐渐降低,且对第一阶固有频率的影响最大;当湿热应力达到一定程度时,脱胶面积的增加,会使蜂窝板结构更早地进入湿热屈曲状态,且屈曲效应的影响是从低阶频率逐步扩展到高阶频率;湿、热联合作用下,18%脱胶面积蜂窝板的固有频率受环境的影响最严重。

湿热环境对复合材料蜂窝板振动特性的影响

为了研究复合材料蜂窝板在湿热环境下的振动特性,针对由碳纤维/双马来酰亚胺复合材料层合板和Nomex芯层复合而成的蜂窝板进行了不同温湿度下固有频率的数值分析。基于分段剪切变形理论,分别考虑复合材料蜂窝薄板和厚板两种情况,利用湿度与温度的等效性,求解了复合材料蜂窝板的振动特征方程。利用有限元软件ABAQUS,建立了四端固支的复合材料蜂窝板精细化模型。分别讨论了温度、湿度、温湿度联合作用对复合材料蜂窝薄板和厚板固有频率的影响。结果表明:相比于温度的升高,复合材料蜂窝板固有频率对吸湿量的增加更为敏感;相同的湿热环境下,复合材料蜂窝厚板结构的固有频率比薄板结构大,且阶次越高,固有频率上升的幅度越大;温湿度的联合作用比它们单独作用的叠加对复合材料蜂窝板固有频率的影响更大,且在复合材料蜂窝薄板中更加明显。