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复合材料点阵夹芯结构阻尼特性的研究

杨金水  
【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。


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