基于頻率值理論模型的碳纖維復(fù)合材料層壓板振動(dòng)特性研究

刊名：Composite Structures（英）

刊期：2015年第5期

作者：R.Capozucca

編譯：苗志慧

通過(guò)試驗(yàn)和理論分析的方法，分別闡述了帶有開(kāi)槽和完好的碳纖維復(fù)合材料（CFRP）在自由振動(dòng)下的表現(xiàn)。碳纖維復(fù)合材料層壓樣本通過(guò)使用機(jī)械裝置來(lái)模擬關(guān)鍵點(diǎn)對(duì)簡(jiǎn)支疊層梁邊緣的影響。本文結(jié)合受損CFRP層板的動(dòng)態(tài)測(cè)試結(jié)果和自然頻率波動(dòng)值，并對(duì)兩者進(jìn)行關(guān)聯(lián)，最后得到頻率響應(yīng)函數(shù)（FRFS）的包跡。假設(shè)作用在凹口軸線方向上有一個(gè)柔性旋轉(zhuǎn)力，基于該假設(shè)，提出一個(gè)理論模型來(lái)描述CFRP層壓板損傷水平，以分析研究受損CFRP層壓體的振動(dòng)特性。比較理論頻率值與通過(guò)測(cè)試和有限元分析獲得的頻率值。在獲得頻率值數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對(duì)理論模型的可用性進(jìn)行了討論。

在試驗(yàn)室內(nèi)，對(duì)簡(jiǎn)單試驗(yàn)樣本不同位置的雙矩形槽層板進(jìn)行測(cè)試，采用頻率值現(xiàn)論模型（假設(shè)在凹口軸線方向上存在一個(gè)柔性旋轉(zhuǎn)鉸鏈）分析未損壞和損壞CFRP層板的振動(dòng)情況。

研究表明，根據(jù)CFRP層板的自由振動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果去評(píng)估CFRP層壓板損傷狀態(tài)是非常有用的。試驗(yàn)測(cè)試表明，簡(jiǎn)支疊層梁樣可通過(guò)完好狀態(tài)值和損傷程度以及不同的損傷位置來(lái)獲得減小的振動(dòng)頻率值。這些值在可測(cè)量范圍（4%～11%）內(nèi)波動(dòng)。

本文所提出的頻率值理論模型對(duì)受損CFRP層壓體的分析是有幫助的，因?yàn)樵撃Ｐ涂蓪?duì)層壓板由于開(kāi)槽導(dǎo)致的每個(gè)剛度降低值做詳細(xì)分析。