含多分層復(fù)合材料層合板和加筋板的自由振動(dòng)特性研究.pdf

1、先進(jìn)復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)和加筋結(jié)構(gòu)由于其比剛度高、比強(qiáng)度大、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于工程結(jié)構(gòu)中。但是由于制造工藝中容易出現(xiàn)層間脫粘，或者使用過程中受到低速?zèng)_擊等原因，常常會(huì)引起不同程度的分層損傷。由實(shí)驗(yàn)研究可知，分層損傷不僅將會(huì)引起結(jié)構(gòu)靜剛度的顯著降低，同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致其振動(dòng)特性的變異。研究含多分層損傷復(fù)合材料層合板和加筋板的振動(dòng)特性(頻率、模態(tài))，對于在動(dòng)荷載作用下的復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性、使用的安全性都具有重要意義。目前對于含

2、分層損傷結(jié)構(gòu)的研究工作還大多停留在單分層模型上，因此建立更能反映實(shí)際損傷情況的多分層模型、建立具有廣泛應(yīng)用性的數(shù)值分析方法具有重要的理論意義和工程價(jià)值。 本文基于Mindlin一階剪切理論分項(xiàng)等參插值的有限元法，建立了含有多個(gè)矩形穿透分層損傷的復(fù)合材料層合板和含有多個(gè)圓形嵌入式分層損傷的復(fù)合材料加筋板自由振動(dòng)分析的有限元模型和分析方法，提出了在分層損傷區(qū)域采用線性接觸模型模擬上、下子板的相互作用。通過以下兩種典型結(jié)構(gòu)的數(shù)例分別研

3、究了含多個(gè)分層復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的自由振動(dòng)特性： (1)對于含有多個(gè)矩形穿透分層的層合板，具體地討論了分層的位置，長度，深度，數(shù)目和邊界條件對層合板的固有頻率以及振型的影響，同時(shí)還選取兩種典型的討論了分層損傷對邊界條件的敏感性。 (2)對于含有多個(gè)圓形嵌入式分層的加筋板，具體的討論了分層的大小，深度，數(shù)目對加筋板的振動(dòng)特型的影響，同時(shí)還討論了筋高與板厚的比值變化時(shí)，加筋結(jié)構(gòu)固有頻率對分層損傷的敏感性。 本文的研究工作受