基于动刚度法的热环境下纤维增强聚合物基复合薄板抗振性能的退化

从动力学角度,提出了动刚度法来研究热环境下纤维增强聚合物基复合薄板的抗振性能退化特性。首先,考虑脉冲激励载荷的影响,利用能量法、板壳理论和振型叠加法等,实现了热环境下动刚度的理论求解。同时,总结和归纳了热环境下复合薄板抗振性能退化的分析流程,并以TC500碳纤维/树脂基复合薄板为例,通过对比理论与测试获得的动刚度、固有频率、阻尼和振型结果,证明了该动态指标的有效性和方法的可行性,可以利用该指标来量化评价复合薄板在热环境下的动态性能退化问题。      

纤维增强复合薄壳固有特性计算及验证

对悬臂纤维增强复合薄壳的固有特性进行了计算及实验验证。针对纤维增强复合薄壳的结构特点,对其进行了理论建模;通过Rayleigh-Ritz法获得了复合薄壳的固有频率和振型结果;以T300碳纤维/树脂基复合薄壳为例,通过实验测试获得了前8阶固有频率和模态振型。验证结果表明求解的纤维增强复合薄壳固有频率计算结果与实验结果的误差在2.2%~9.3%之间,且两种方法获得的振型结果也吻合,验证了所提出的计算方法的正确性。     

热环境对基础激励作用下纤维增强树脂基复合薄板振动特性的影响

采用理论与实际相结合的方式,研究了热环境对纤维增强树脂基复合薄板振动特性的影响。首先,建立了基础激励作用下纤维增强树脂基复合薄板在热环境中的解析模型,推导获得了固有频率、模态振型、振动响应及阻尼比的解析表达式,并给出了热环境下复合薄板振动特性的求解流程。然后,搭建了热环境下该类型复合薄板结构的振动测试系统,并以TC500碳纤维/树脂薄板为研究对象进行了实际测试。以相应的测试结果为例,研究发现,当温度从20℃上升到200℃时,复合薄板的模态振型基本不发生改变,固有频率降低幅度在2.3%~36.6%之间,振动响应幅值增大范围约为15.3%~58.4%,且阻尼性能也呈现增大的趋势,例如相对于常温下的阻尼结果,当温度上升到200℃时,其前6阶模态阻尼比的增大程度在13.9%~56.4%之间。另外,经过对比理论和测试获得的不同温度下的固有频率、模态振型、振动响应及阻尼结果可知,两者吻合较好,进而验证了解析分析方法及其结果的正确性。      

热振环境下纤维增强悬臂复合薄板振动响应分析与验证

采用理论与实际相结合的方式,研究了热振环境下纤维增强悬臂复合薄板的振动响应。建立了热振环境下纤维增强悬臂复合薄板的理论模型,并考虑基础激励载荷的影响,利用双向梁函数法求解获得其振动响应。基于常温下测试获得的固有频率、阻尼比和模态振型来修正理论模型,以准确获得弹性模量、损耗因子等材料参数,并利用修正后的复合薄板理论模型来计算振动响应。搭建了热振环境下该类型复合薄板结构的振动测试系统,并以TC500碳纤维、树脂复合薄板为研究对象,进行了实际测试。测试结果表明,热振环境下悬臂复合薄板振动响应计算结果与测试结果的误差在1.4%~12.5%之间,进而验证了所提出的理论分析方法正确性。