复合材料层合板振动与声辐射分析

来源 :南昌航空大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:huoxingtan22
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复合材料层合板在航空、汽车制造等对材料有着高要求的行业得到了广泛的应用。复合材料层合板在实际应用中难免会受到激励而振动并对外界进行声辐射。不同铺设方法的复合材料层合板在振动以及声辐射性能上有着不同的特点,因此,针对复合材料层合板的振动和声辐射性能的分析有着重要的实际意义。本文针对层合板的振动以及声辐射性能展开了研究。  对层合板自由振动的精确解进行了研究。针对层合板一般计算方法过于繁复,利用了一种高阶改进方法计算复合材料层合板固有频率。在此基础上,通过该方法计算铺设角度和跨厚比和弹性模量比对层合板频率的影响。结果表明:该算法可以有效的计算出反对称铺设层合板和正交铺设层合板的固有频率,铺设角度和跨厚比以及弹性模量比对层合板的固有频率有着不同程度的影响。  对层合板的受迫振动进行了数值解的求解,并根据求解结果计算了层合板的声辐射伴随系数和声功率。通过有限元方法构建单层的位移模式,进一步通过分层理论插值方法表达层合板的位移模式,得到刚度矩阵和质量矩阵,求解层合板的固有频率和动态响应。在此基础上,利用声辐射理论求解层合板的声功率。结果表明:该算法可以有效的计算出不同跨厚比以及带粘弹性层的的层合板的固有频率,同时在求解板的动态响应和声功率方面也有较好表现。  利用数值解的求解结果进行了 PVDF(Polyvinylidene fluoride,聚偏氟乙烯)阵列传感器的设计。对有限元离散结果进行基于最小二乘法的曲线拟合,得到模态表达式。利用PVDF和模态二次导数之间的关系式,设计能够直接测量声辐射模态伴随系数的PVDF阵列传感器。分别对普通钢板和层合板进行算例分析,结果表明该设计方法具有较好效果。  制作了碳-碳高性能复合材料层合板实验台。对层合板的固有频率进行了测试,利用多自由度传递函数之间的关系对模态形状进行了测试。将实验值与理论值进行对比,验证了前文理论分析的可行性。
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