共固化缝合阻尼复合材料的动力学性能

为了研究共固化缝合阻尼复合材料(co-cured stitched damping composite,简称CSDC)动力学性能,建立了CSDC方形板的有限元模型,用有限元数值模拟方法研究了CSDC的动力学性能,通过试验与模拟数据的对比验证了模拟方法的有效性。在验证有限元模拟模型基础上,得出结论:随着针距或行距的增大CSDC方形板的1阶模态频率减小,一阶损耗因子增大;阻尼层厚度增加,CSDC方形板的1阶模态频率与模态损耗因子增大;CSDC方形板中的总阻尼层厚度相同,增加结构中的阻尼层数目,可以有效增大结构的模态损耗因子。该结果的实际意义在于可以通过改变共固化缝合阻尼复合材料结构的参数来避免共振现象,为CSDC广泛应用奠定基础。

嵌入式共固化缝合阻尼复合材料面内力学性能

为了提高复合材料的面内力学性能,提出了正交对称嵌入式共固化缝合阻尼复合材料结构,建立该结构面内等效弹性参数的数值模拟模型,通过热压罐的中温共固化工艺制备出嵌入式共固化缝合阻尼复合材料试件,利用万能试验机的拉伸测试验证本文数值模拟方法的有效性。使用有效的ANSYS有限元模型进一步分析出面内等效弹性参数Ex、Ey、Gxy、νxy随针距、行距和阻尼层厚度的变化规律,为嵌入式共固化缝合阻尼复合材料结构力学性能研究奠定了基础。

嵌入式共固化复合材料阻尼结构的新进展

综述了近年来嵌入式共固化复合材料阻尼结构研究的最新进展,主要包括共固化工艺及其对粘弹性材料的要求、嵌入的阻尼材料及其薄膜的结构形式、理论分析研究的方法等。突出强调了结构功能一体化阻尼构件的最新研究成果,提出实际应用还需继续研究解决的问题,为进一步探索轻质大阻尼复合材料构件的设计理论和制作工艺提供参考。

基于遗传算法的嵌入式共固化穿孔阻尼层复合材料结构优化

建立嵌入式共固化穿孔粘弹性层复合材料结构的遗传算法优化模型,采用混合编码方式对嵌入穿孔阻尼层的复合材料结构试件粘弹性层穿孔布局进行优化,在增大结构阻尼的同时尽量减少结构刚度损失。结果表明,在不考虑复合材料穿孔阻尼层面积比变化对阻尼与刚度的敏感度时,最优方案为穿孔直径2 mm,孔距9.90 mm,此时阻尼层面积比为96.8%;考虑该敏感度时,最优方案为穿孔直径2 mm,孔距9.06 mm,此时阻尼层面积比为96.2%。研究结果对大阻尼高刚度嵌入式共固化复合材料阻尼构件的设计制作有重要指导意义。

简谐激励下共固化复合材料粘弹阻尼结构的损耗因子研究

基于模态叠加法和模态应变能法,推导出在任意简谐激励下粘弹阻尼结构的损耗因子的计算方法,并采用这种方法分析了共固化复合材料粘弹阻尼结构在简谐激励下的损耗因子。分析结果与动态机械分析仪(DMA)实测结果基本吻合,从而验证了本文建立方法的有效性,对粘弹阻尼结构的损耗因子的分析以及共固化复合材料粘弹阻尼结构的设计和应用具有一定的参考价值。

黏弹阻尼层共固化复合材料不同温度下的阻尼性能

采用共固化工艺制备了以丁腈橡胶为黏弹性阻尼层的复合材料,应用动态机械分析仪(DMA)测定了该材料损耗因子的温度谱,并对不同温度环境下该材料的阻尼性能和阻尼机制进行了分析。结果表明:当温度处于阻尼层玻璃态和高弹态区时,共固化复合材料损耗因子较小且随温度变化不大;当温度处于阻尼层黏流态区时,共固化复合材料的损耗因子迅速增加到最大值后变小,最大损耗因子为19.2%,约为未插入黏弹阻尼层复合材料的13倍;共固化过程中阻尼层损耗因子的减小,使共固化复合材料的阻尼性能降低,并在阻尼层的黏流态区其损耗因子明显小于预报结果;界面阻尼的影响提高了共固化复合材料的阻尼性能,并在阻尼层的玻璃态区其损耗因子大于预报结果。

嵌入式高温共固化复合材料阻尼结构动力学性能实验研究

提出一种新的刷涂工艺制作嵌入式高温共固化阻尼薄膜,直接将粘弹性材料溶于易挥发的有机溶剂中,刷涂在复合材料预浸料表面,然后按照T300/QY8911复合材料预浸料固化工艺曲线将其制成嵌入式高温共固化复合材料试件,并对刷涂工艺和压片工艺制作的嵌入式高温共固化复合材料试件进行模态分析实验,获得了这两种方法制备粘弹性阻尼薄膜厚度与低阶模态参数的变化关系,结果证明了刷涂工艺所制得试件具有较高阻尼性能,为轻质大阻尼复合材料构件的设计理论和制作工艺的进一步研究奠定了基础。

共固化复合材料粘弹阻尼结构的损耗因子研究

应用基于有限元的模态应变能法研究了共固化复合材料粘弹阻尼结构的损耗因子,同时考虑了粘弹性阻尼材料的频率依赖性和复合材料本身对振动能量的损耗,提出了该类型结构的有限元模型,并通过算例分析验证了该模型;考察了纤维增强复合材料本身的阻尼因素、柔性层的引入以及阻尼层的位置对复合材料粘弹阻尼结构损耗因子的影响,并给出了提高此类结构损耗因子的途径。

嵌入式共固化复合材料阻尼结构隔声性能实验研究

以丁基橡胶为粘弹性阻尼材料的主要原料,用模压法将其制成阻尼材料薄膜,再与环氧树脂玻璃布预浸料按固化曲线制成嵌入式共固化复合材料阻尼结构试件。用驻波管法研究其隔声性能,试验结果表明:嵌入较薄阻尼层会在几乎不改变构件刚度的情况下增大试件的阻尼,提高试件低频隔声性能。而嵌入阻尼层较厚时,其厚度的变化对隔声量的影响不明显,虽然试件的隔声性能有所提高,主要是由刚度和质量的改变引起。结论说明:通过提高嵌入式共固化复合材料阻尼层的厚度来提高构件隔声量的做法是不合适的。

嵌入式共固化复合材料阻尼结构阻尼性能的实验研究

使用丁基橡胶作为黏弹性阻尼材料的主要原料,并使用模压法将该阻尼材料制成薄膜,再与环氧树脂玻璃布预浸料按固化曲线制得嵌入式共固化复合材料阻尼结构试件。然后测试其阻尼性能。结果表明嵌入较薄阻尼层会在构件刚度改变不大的情况下增大试样的阻尼。而嵌入阻尼层较厚时,对试件的刚度影响较大。随着阻尼层厚度的增加,构件阻尼的增加量逐渐降低。因此,以增加阻尼层厚度来提高构件阻尼的方法是不可取的。

嵌入式共固化复合材料阻尼结构低速冲击性能数值模拟

嵌入式共固化复合材料阻尼结构是一种新型阻尼处理结构,在航空、航天、高速列车等高科技领域有广阔的应用前景。采用LS-DYNA显式动力学软件建立了该结构的有限元分析模型,对这种新型阻尼结构的低速冲击性能进行数值模拟,并将数值模拟结果与实验数据进行比较以说明模拟方法的有效性。结果表明这种新型复合材料阻尼结构的抗冲击性能大大优于相同材质的复合材料结构。

粘弹阻尼层共固化复合材料的阻尼特征分析

利用动态力学热分析技术(DMTA)测试了粘弹性阻尼材料在与复合材料共固化前后的动态力学性能,并利用有限元分析方法考察了复合材料共固化、粘弹性阻尼层的厚度以及复合材料柔性层对共固化复合材料的阻尼特征的影响。结果表明,复合材料共固化过程中由于树脂渗透等原因,共固化复合材料的阻尼峰值仅为理想状态的54%左右且阻尼峰值所对应的温度向高温方向移动;增加粘弹性阻尼层的厚度以及在阻尼层附近插入柔性层不仅可以提高粘弹阻尼层共固化复合材料的阻尼峰值,而且可拓宽共固化复合材料的阻尼温域。

无纺布插层共固化双马树脂基复合材料的力学和阻尼性能

利用尼龙无纺布(PNF)和芳纶无纺布(ANF)为插层材料,采用共固化工艺制备了结构阻尼复合材料。利用动态力学分析仪测试并分析了复合材料的损耗因子和储能模量等动态力学指标;通过弯曲实验和短梁剪切实验评价其静态力学性能。此外,通过单悬臂梁强迫共振实验和自由振动衰减实验研究了复合材料层合板的共振频率和损耗因子。结果表明,添加2种无纺布能够与基体树脂在层间形成非反应双连续的相结构,插入ANF的[0°]16铺层复合材料归一化的弯曲强度和模量比空白样品提高了约10%,[±45°]4s铺层复合材料的弯曲强度提高约50%,且均高于插入PNF的复合材料。此外,由于层间富树脂区的形成和界面数目的增加提高了共固化复合材料的阻尼性能,插入15层PNF的[0°]16铺层复合材料的损耗因子达到0.0026,比空白样品提高了约116.7%,[±45°]4s铺层复合材料的损耗因子达到0.0064,比空白样品提高了约14.3%。

嵌入式共固化复合材料阻尼结构湿热处理前后的摩擦磨损性能研究

按照T300/QY8911复合材料预浸料固化工艺曲线制成嵌入式共固化复合材料阻尼结构试件,分别对其进行摩擦、磨损实验,同时对湿热试验后试件作耐磨性对比,获得了该复合材料的摩擦系数和磨损量随阻尼层厚度变化曲线,并对实验数据进行分析和研究;结果表明:湿热处理前后,阻尼结构的抗摩擦、磨损特性是随阻尼层厚度的增加而降低;穿孔阻尼结构能较大程度地提高嵌入式共固化复合材料阻尼结构的抗摩擦、磨损性能;在相同阻尼薄膜厚度情况下,穿孔阻尼结构在湿热处理前摩擦系数和磨损量分别降低了9.85%和16.67%,在湿热处理后摩擦系数和磨损量分别降低了8.32%和11.43%;为进一步探索全天候、超高速、高耐磨性能的嵌入式共固化复合材料有重要的指导意义。

嵌入式共固化网格阻尼结构复合材料的动力学性能研究

建立嵌入式共固化网格阻尼结构复合材料的有限元数值模拟模型,提出了用改进的应变能法分析该网格结构的阻尼特性;通过对比所得模拟数据与实验结果,表明该模拟方法的有效性,再用验证了的模型和方法分别研究了不同几何参数对整体结构模态损耗因子和频率的影响,相关结论对嵌入式共固化网格阻尼结构复合材料的动力学性能理论预估具有重要指导意义。

粘弹阻尼层共固化复合材料的阻尼与层间剪切性能

采用自由振动法对共固化复合材料阻尼性能进行了试验研究,并对共固化粘弹性阻尼层的剪切强度进行了测试.最后介绍了层间剪切强度的增强途径,对粘弹性阻尼层共固化复合材料在我国的发展和实际工程应用具有一定的参考价值.

共固化阻尼薄膜夹芯缝合复合材料的动力学性能

为增强阻尼复合材料的层间结合性能,提出了共固化阻尼薄膜夹芯缝合复合材料结构(Cocuring Damping Film Sandwich Suture Composite Structure,简称"CDFSSCS")。通过ANSYS软件创建该结构板的有限元分析模型,并运用修改的模态应变能法研究CDFSSCS方形板的动力学性能。用涂刷法制备CDFSSCS方形板,将制作完成的CDFSSCS方形板进行模态实验测试,验证了模拟方法的有效性。通过验证ANSYS模型获得CDFSSCS方形板的一阶模态频率和一阶损耗因子随不同参数(针距、行距、阻尼层分布)下的变化规律。结果表明,调整阻尼夹芯层的位置分布和缝线参数可以改变结构的一阶模态频率和一阶损耗因子,对共固化阻尼薄膜夹芯缝合复合材料的理论设计和工程实际应用具有指导意义。

高温老化后嵌入式共固化阻尼复合材料结构的阻尼性能

在综合研究双马来酰亚胺树脂基碳纤维预浸料(T700/QY260)和AFLAS氟橡胶的力学性能、阻尼性能和耐高温性能基础上,通过试验的方法提出一种能够耐260℃超高温度的黏弹性阻尼材料。利用四氢呋喃溶液将该黏弹性阻尼材料制成阻尼胶浆溶液,结合双面刷涂和热压罐工艺制备出嵌入式共固化阻尼复合材料试件,利用自由振动衰减实验方法对该试件分别做常温、230℃*96 H、260℃*96 H老化实验处理后相对阻尼系数的测定,得到不同温度老化处理后的嵌入式共固化阻尼复合材料的相对阻尼系数与阻尼材料厚度的关系,证明了所制备的嵌入式共固化阻尼复合材料具有优异耐超高温性能和稳定的阻尼性能。

共固化阻尼复合材料研究进展

文中综述了共固化阻尼复合材料结构近年来的研究成果,包括共固化阻尼复合材料结构的共固化工艺类型、黏弹性阻尼材料的选择范围,并对阻尼薄膜的制作工艺、阻尼薄膜的结构以及处理方式行了概括。此外,对环氧树脂基与双马树脂基共固化阻尼复合材料的实验方法、数值模拟及理论分析做了总结,最后对共固化阻尼复合材料结构存在的不足及未来的发展趋势进行了展望。提出未来应用中需要继续研究解决的问题,以上工作对于深入探索大阻尼高刚度复合材料构件具有一定的参考意义。

嵌入式共固化复合材料阻尼结构的动力学性能

为大幅度提高嵌入式共固化复合材料阻尼结构的动力学性能,基于有限元的模态应变能法探讨了边界条件对单层连续阻尼结构和多层连续阻尼结构阻尼性能的影响,同时对一短边固支的单层连续阻尼结构模态损耗因子随阻尼层厚度变化的规律进行了研究。结果表明:对比探讨的其它边界约束条件,四边固支的嵌入式共固化阻尼复合材料结构具有较好的力学性能;增加单边固支连续阻尼结构中阻尼层的厚度可促使结构的模态损耗因子增大;当阻尼层较薄时,模态损耗因子随着阻尼层厚度的增加增幅较大,阻尼层厚度较厚时,模态损耗因子对结构阻尼层的变化不再敏感。