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复合材料欧拉梁频散特性及振动功率流分析

徐强  
【摘要】: 近年来随着纤维增强复合材料的迅速发展,许多学者对通常用来作为机翼理想化模型的复合材料薄壁梁的固有振动特性展开了研究,尤其是空气动力学家们更加关心对复合梁自由振动特性的研究,这是因为,结构的自由振动特性通常会影响它的气动弹性特性,这对复合材料机翼来说是非常重要的,然而结构的自由振动特性又可以通过适当地改变复合材料的铺层方位和叠层角度来调节,所以只要适当改变材料这两个参数就可以达到调节结构的空气弹性特性的目的。因此对此问题的研究具有较高的工程意义。本文主要研究了复合材料欧拉梁的频散特性,自由振动特性以及振动功率流特性。本文的主要工作及结论如下: 首先回顾了复合材料的发展历史以及国内外对复合材料欧拉梁的振动特性的研究进展和结构振动功率流的发展概况。 接着对无限长复合材料欧拉梁的频散特性进行了研究。从振动波的角度描述了复合材料对具有弯曲扭转耦合运动的欧拉梁振动的影响,数值计算结果表明,扭转波在低频的时候基本不受复合材料的影响,而弯曲波则在整个频带都受影响; 其次利用波传播波方法对有限长复合材料欧拉梁自由振动进行了分析,计算结果表明梁的弯曲振动比扭转振动对复合材料的作用灵敏,在高频的时候表现的更加明显。 然后对梁的输入功率流进行计算分析,发现复合系数的增大会使输入功率流增大,并且输入功率流的带宽有增大的趋势。 最后对全文进行了总结,并对以后的研究方向进行了展望。


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