復(fù)合材料層合板聲輻射特性分析與測量.pdf

1、復(fù)合材料層合板以其比強度高、比模量高、抗疲勞性能好和可設(shè)計性強等優(yōu)異性能，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車制造等對材料有著較高要求的行業(yè)。應(yīng)用中層合板必然受到外界激勵而引起結(jié)構(gòu)振動，這種振動不僅會影響材料性能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)使用壽命下降，而且會對周圍進行聲輻射。由聲輻射模態(tài)理論可知：在中低頻率時，對應(yīng)的輻射效率隨聲輻射模態(tài)的增加而迅速降低；可通過控制前幾階聲輻射模態(tài)對應(yīng)輻射聲功率，就可使總聲功率大大降低。
　　本文以復(fù)合材料層合板為研究目標(biāo)，首先

2、對層合板的聲振特性進行了分析。文中采用分層理論結(jié)合有限元的方法計算了層合板的各階固有頻率及結(jié)構(gòu)模態(tài)，結(jié)合聲輻射模態(tài)理論計算了層合板的前兩階聲輻射模態(tài)幅值和輻射聲功率。分析了纖維鋪設(shè)角度、纖維鋪設(shè)方式、彈性模量比對層合板基頻、頻率間隔、聲輻射模態(tài)幅值及輻射聲功率的影響；分析了截斷模態(tài)數(shù)對輻射聲功率計算結(jié)果的影響。結(jié)果表明纖維鋪設(shè)角度、彈性模量比等物理參數(shù)對層合板聲振特性有不同程度的影響。
　　其次，通過設(shè)計離散式 PVDF壓電傳感器

3、測量了層合板結(jié)構(gòu)聲輻射模態(tài)幅值及其對應(yīng)聲功率。運用最小二乘法擬合層合板結(jié)構(gòu)模態(tài)振型函數(shù)，計算 PVDF傳感器輸出電荷量，用Tikhonov正則化方法計算離散式PVDF壓電傳感器的加權(quán)系數(shù)，使輸出信號為相應(yīng)的聲輻射模態(tài)幅值；分析了PVDF壓電薄膜粘貼數(shù)目、粘貼位置、位置優(yōu)化等對測量結(jié)果及加權(quán)系數(shù)的影響。
　　最后，在前述層合板聲輻射模態(tài)特性分析及離散式 PVDF壓電傳感器理論設(shè)計的基礎(chǔ)上，采用加速度傳感器對不同激勵力位置下的固支層合