嵌入阻尼膜复合材料固支加筋板的振动分析

为研究嵌入阻尼膜复合材料加筋板的自由振动特性,应用铁木辛柯梁理论推导出加强筋的应变能和动能,通过能量法建立了加筋板的自由振动理论模型,将满足四边固支边界条件的结构位移函数由伽辽金加权余值思想转换成双级数形式,建立了嵌入阻尼膜复合材料四边固支加筋板结构的振动微分方程,求解结构的自由振动频率和损耗因子。构建有限元模型、制作阻尼膜复合材料加筋板试件并搭建实验平台,通过理论解、数值模拟解以及模态实验解三者对比,证明了理论模型的有效性,同时,进一步研究了加强筋的高度与加强筋之间的距离对嵌入阻尼膜复合材料加筋板振动特性的影响,为大阻尼、高刚度的嵌入阻尼膜复合材料固支加筋板的优化设计提供理论依据。

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。

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。

胶膜对复合材料加筋结构胶接面应力的影响分析

研究了胶膜对复合材料加筋结构胶接面应力的影响。通过采用将复合材料加筋结构在界面附近按照单层,在界面附近以外的区域处理为均质各向异性材料的手段,建立了含胶膜复合材料加筋结构胶接面应力分析的三维模型。

嵌入式共固化阻尼复合材料圆板的振动分析

为了探索嵌入式共固化阻尼复合材料圆板结构的阻尼特性,基于一阶剪切变形理论,计算阻尼复合材料圆板结构的应变能和动能,在四边固支边界条件下,运用Rayleigh-Ritz法建立阻尼圆板结构的理论模型。制作阻尼圆板结构试件并搭建实验平台,通过理论解、数值模拟解以及模态实验解三者对比,证明了理论模型的有效性,同时进一步分析阻尼层参数对结构固有频率和损耗因子的影响。结果表明:当阻尼层比率达到一定值时,损耗因子存在峰值;在半径一定的情况下,取与半径适当比例的阻尼层厚度可以明显增强结构的刚度和阻尼性能;复合材料层与阻尼层厚度比存在结构设计最优值。

嵌入式共固化复合材料阻尼结构研究概述

通过对复合材料阻尼结构的制作工艺、分析方法及研究方法的综述,概述其目前的研究现状:大量研究主要面向连续阻尼结构进行,对穿孔阻尼结构和网格阻尼结构的研究相对较少。今后应加大对二者的制作工艺、动力学性能、弯曲性能及层间结合性能等方面的理论和试验研究。另外,适用于多种材料且结构复杂的模态应变能数值模型是嵌入式共固化复合材料阻尼性能的一个重要研究方向。

嵌入式共固化阻尼复合材料结构拉伸性能研究

通过面内拉伸试验和层间拉伸试验研究嵌入式共固化复合材料的拉伸性能,探讨沿纤维方向拉伸和半角拉伸的强度差异及层间拉伸强度。结果表明:纤维铺设角度对嵌入式共固化复合材料的拉伸性能有重要影响,不同铺设角度下的性能差异较大,面内拉伸强度的差异达1.71倍;首次通过实验得到嵌入式共固化复合材料的层间拉伸强度值,其值较面内拉伸强度小的多,约为0.398 MPa。

大阻尼高比刚度复合材料仪表板结构设计及动态特性分析

提出了一种新型五层夹芯复合材料仪表板的设计结构,其中上、下蒙皮和中心层设计成嵌入式共固化多层阻尼复合材料结构,并在上蒙皮和中心层以及在下蒙皮和中心层之间设计成一定厚度的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料,通过有限元数值模拟对其动力学性能进行研究,并与制作出试件的模态分析实验结果进行对比,表明此种设计结构具有非常高的阻尼和比刚度特性,为轻质精密复合材料仪表板设计理论和制作工艺的进一步研究奠定了坚实的基础。

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。

纤维增强树脂基复合材料阻尼特性的数值模拟

应用基于应变能的有限元方法研究了纤维增强复合材料的阻尼特性,此方法从单向复合材料的阻尼性能参数出发,通过有限元模态分析得到复合材料结构的模态损耗因子,与已有的理论分析和试验结果相比吻合较好,从而验证了该方法的合理性。该方法还可以比较三维应力分量对阻尼的贡献。本文将该方法应用于一种复合材料等间距正交网格加筋板的阻尼特性分析,考察了加筋对复合材料层合板阻尼特性的影响。

多层阻尼薄膜嵌入的共固化复合材料结构动力学性能

为大幅度地提高复合材料结构动力学性能,首先提出了新型多层阻尼薄膜嵌入的共固化复合材料结构,并按照玻璃纤维/环氧(5231/EW180B)预浸料固化工艺曲线将其制成嵌入式中温共固化多层阻尼薄膜复合材料试件;然后,探索使用模态应变能有限元数值模拟法对该结构的动力学性能进行了研究;最后,将结果与模态分析实验数据进行对比,并获得了多层阻尼薄膜嵌入的共固化复合材料结构模态参数随阻尼层的厚度、数量、位置和分布的变化关系。结果表明:多层阻尼薄膜嵌入的复合材料结构能显著提高整体结构的一阶模态损耗因子。研究结果为轻质大阻尼复合材料结构设计理论和制作工艺的进一步研究奠定了基础。

嵌入式共固化复合材料阻尼结构吸湿处理后的层间结合性能

采用压片工艺和刷涂工艺制备了碳纤维/双马来酰亚胺(T300/QY8911)嵌入式共固化复合材料阻尼结构(ECCDS)试件。对T300/QY8911复合材料阻尼结构试件的吸湿特性进行了研究,获得了吸湿率与阻尼层厚度的关系;对两种工艺制备的复合材料吸湿处理后的层间结合性能进行了研究,分析了阻尼层厚度与层间最大剪切应力的关系。结果表明:含穿孔黏弹性阻尼层的ECCDS能明显提高吸湿处理后的层间结合性能,为ECCDS的理论设计和应用研究奠定了基础。

嵌入式共固化穿孔阻尼层复合材料结构动力学性能分析

建立嵌入式共固化穿孔阻尼层复合材料结构(ECPDLCS)的有限元模型(FEM),提出用改进的应变能法分析该穿孔结构的阻尼损耗因子,模态分析实验验证了文中数值模拟模型和方法的有效性。用验证的模型和方法分别研究了阻尼层厚度、穿孔孔径和孔距对整体结构模态损耗因子和频率的影响,以及在阻尼层面积比相同的情况下,孔径和孔距的分布与复合材料整体结构动力学性能的关系。结果表明:增加阻尼层厚度、减小阻尼层穿孔孔径和孔距,均有利于增大模态损耗因子,但结构固有频率则会有不同程度地降低;在相同面积比的情况下,损耗因子随着孔距和孔径的增加而增加,而固有频率则随之降低。文中的模型和方法对ECPDLCS的动力学性能理论预估具有重要的指导意义。