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复合材料点阵夹芯结构阻尼特性的研究

作　者: 杨金水
导　师: 马力
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 工程力学
关键词: 点阵夹芯结构 阻尼损耗因子 减振 模态 固有频率
分类号: TB332
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


结构阻尼一体化技术可以实现高效振动响应控制和结构功能一体化，是目前航空航天飞行器结构设计的重要研究方向。本文基于全复合材料点阵夹芯结构优异的比刚度和比强度性能，结合粘弹性阻尼材料的高阻尼特性，设计制备兼具结构承载功能和减振功能的多功能结构，通过阻尼实验测试和模态分析理论及模态应变能法系统地研究这类结构的动力学响应规律和阻尼特性，在此基础上，对结构的阻尼特性进行优化设计，并考察其稳态响应，为设计新型结构阻尼一体化结构提供了理论指导和技术支撑。本文首先通过实验和数值计算相结合的方法得到碳纤维增强环氧树脂基复合材料的比阻尼容量。在此基础上，研究了复合材料层合板的前三阶固有频率和阻尼损耗因子，分析了其阻尼减振机理，并讨论了不同纤维铺层角度对复合材料层合板固有频率和阻尼性能的影响。对于复合材料点阵夹芯板，通过模态实验和数值预报两种方法研究了前三阶固有频率和阻尼损耗因子，分析并比较了钢质铝质减振蜂窝板的阻尼减振性能。之后通过优化面板内填充高阻尼材料的厚度比得到结构的最佳阻尼减振效果并考察其稳态响应。对于复合材料点阵夹芯圆筒，采用实验结合有限元数值预报的方法研究其阻尼减振特性，并从铺层形式的角度出发，讨论该结构阻尼损耗因子的优化配置。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-8
第1章 绪论  8-15
  1.1 课题背景  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-13
    1.2.1 复合材料阻尼性能的国内外研究现状  9-12
    1.2.2 复合材料点阵夹芯结构阻尼性能国内外研究现状  12-13
  1.3 课题研究目的和意义  13-14
  1.4 课题主要研究内容  14-15
第2章 相关振动理论基础  15-27
  2.1 引言  15
  2.2 实验模态分析  15-23
    2.2.1 理论基础  16-19
    2.2.2 模态参数辨识  19-22
    2.2.3 模态测试技术  22-23
  2.3 有限元模态分析和稳态响应分析  23-26
    2.3.1 固有频率和模态  23-24
    2.3.2 稳态响应分析  24-25
    2.3.3 阻尼损耗因子  25-26
  2.4 本章小结  26-27
第3章 碳纤维复合材料层合板阻尼特性的研究  27-40
  3.1 引言  27
  3.2 单向碳纤维复合材料比阻尼容量的测定  27-32
    3.2.1 测定方案的理论验证  27-29
    3.2.2 实验过程  29-30
    3.2.3 实验和模拟结果分析  30-32
  3.3 复合材料层合板阻尼特性的研究  32-39
    3.3.1 结构固有频率和阻尼损耗因子的求解  32-35
    3.3.2 结构阻尼耗能机理分析  35-39
  3.4 本章小结  39-40
第4章 复合材料金字塔点阵夹芯板阻尼特性研究  40-55
  4.1 引言  40
  4.2 复合材料金字塔点阵夹芯板的阻尼性能测试  40-43
    4.2.1 点阵夹芯板的相关参数及夹具的设计  40-41
    4.2.2 实验过程  41-42
    4.2.3 实验结果分析  42-43
  4.3 复合材料金字塔点阵夹芯板的阻尼预报  43-48
    4.3.1 有限元模型的建立  43-44
    4.3.2 材料参数的修正与求解  44-45
    4.3.3 模拟预报与实验结果对比分析  45-48
  4.4 复合材料点阵夹芯板阻尼性能的优化研究  48-54
  4.5 本章小结  54-55
第5章 复合材料金字塔点阵夹芯圆筒阻尼特性研究  55-66
  5.1 引言  55
  5.2 复合材料金字塔点阵夹芯圆筒的阻尼性能测试  55-58
    5.2.1 点阵夹芯圆筒的相关参数  55-56
    5.2.2 实验过程  56
    5.2.3 实验结果分析  56-58
  5.3 复合材料金字塔点阵夹芯圆筒的阻尼预报  58-61
    5.3.1 有限元模型的建立  58-59
    5.3.2 材料参数的修正与求解  59-60
    5.3.3 模拟预报与实验结果对比分析  60-61
  5.4 复合材料金字塔点阵夹芯圆筒的阻尼性能优化研究  61-64
  5.5 本章小结  64-66
结论  66-67
参考文献  67-70
攻读学位期间发表的学术论文及其它成果  70-72
致谢  72

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 复合材料 > 非金属复合材料
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