复合材料纤维曲线铺放层合板减振性能分析

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:LIUANQING5201314
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机械系统和动力装置在受到外界干扰或载荷作用时会产生振动和噪音,对系统本身也有一定损害。因此,必须采用一定的措施来减振降噪。使用阻尼性能较好的材料是减振的重要措施。碳纤维增强环氧树脂基复合材料相对于金属材料而言具有较高的阻尼特性,因此减振效果比金属要好。本文通过对纤维曲线铺放层合板阻尼比的研究,探究纤维曲线铺放层合板的减振效果。本文研究内容主要包括:(1)利用自动铺丝机铺放了13块复合材料层合板,其中纤维曲线铺放层合板[<0|15>]8、[<15|30>]8、[<30|45>]8、[<45|60>]8、[<60|75>]8、[<75|90>]8和中间为纤维曲线铺放层的层合板[45/0/-45/<0|15>]s,[45/0/-45/<15|30>]s,[45/0/-45/<30|45>]s,[45/0/-45/<45|60>]s,[45/0/-45/<60|75>]s,[45/0/-45/<75|90>]s及直线铺层板[45/0/-45/90]s并根据预浸料的固化参数完成每块层合板的固化。(2)通过借助复合材料三相单元模型,根据基体、界面、纤维的力学参数和对应性原理对复合材料阻尼因子的计算方法进行了详细的阐述。并借助文献中的计算结果对三相单元模型的准确性进行了详细的阐述,充分说明三相单元模型在复合材料层合板阻尼因子计算中的准确性。对纤维曲线铺放层合板进行模态实验分析,测得的阻尼比随纤维变化角度的变化趋势。对中间为纤维曲线铺层的层合板及直线铺层板进行简谐振动实验,测得在相同的外部激振力下加速度随时间的变化。通过对比加速度幅值的大小与曲线铺放层合板阻尼比的关系,探究不同纤维变化角度下纤维铺放层合板与直线铺放层合板的减振效果,分析发现层合板简谐响应加速度幅值变化符合模态实验测得的阻尼比的变化趋势。(3)利用Abaqus有限元软件进行层合板建模,将纤维曲线铺放层合板离散成小单元,得到每个单元的编号和节点坐标。根据文献提供的纤维曲线铺放角度计算公式,利用matlab编写程序计算出每个单元的角度。利用Python编写脚本将每个单元中心点的角度导入到每个单元中作为该单元的角度,完成纤维曲线铺层的有限元建模。利用Abaqus对中间带有纤维曲线铺放层的层合板和直线铺放层合板进行简谐振动特性的模拟并输出位移云图,对比在相同载荷下位移的大小并分析其减振效果。通过对实验结果与模拟结果进行对比发现二者结论一致。
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