T300QY8911复合材料层合板梁动力响应试验研究.pdf

2000 年 9 月玻璃钢/ 复合材料 3
T300 / OY89ll 复合材料层合板梁动力响应试验研究*
洪明陈浩然寇长河
( ) ( )
大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室 ll6024 北京航空航天大学 l0083
摘要: 本文采用实验方法研究了 T300 / OY89ll 复合材料层合板梁的固有频率、阻尼和稳态响应行为,并对不同的测量方法
进行了讨论。在不同频率外界动荷载激励作用下,测定复合材料层合板梁的幅频响应曲线,试件的固有频率和模态阻尼的实测结
果与有限元计算结果进行比较。测出的幅频响应曲线,为有限元方法进行复合材料结构响应分析时选择合理结构阻尼描述形式提
供实验依据。
关键词: 复合材料层合板动力响应激振试验
l 前言法都可以得到。然而实际上,对于具有较强粘性特征
纤维复合材料层合板以其独特的优点在工程结的复合材料结构,在采用有限元方法时,仅能确定性
构中得到越来越广泛的应用。复合材料结构的阻尼地描述出系统质量矩阵和系统刚度矩阵,而系统阻
特性与动力响应特性是复合材料结构设计中的一个尼矩阵构造问题目前还很难找到相对好的方法,仍
重要依据。结构动态响应值与相应静态响应存在很然吸引着复合材料力学研究者极大的兴趣。
大的差异,其不仅随动荷载幅值大小变化,而且动荷在采用有限元方法进行复合材料层合板的动力
载的频率变化亦将极大地影响到结构动力响应的大响应分析时,目前大多数文献将复合材料结构阻尼
小,响应动力放大系数可达数倍甚至数十倍以上。复选择以比阻尼容量( SDC) 来表征[ l ~ 6 ] 。比阻尼容量
合材料层合板的动态特性相关于纤维和树脂基体特定义为单位体积介质在一个振动周期内结构耗散能
性,而且相关于纤维铺设方向和铺设次序。当承受动量 U 与介质中储存的最大应变能 U 之比。结构系统
在第阶固有模态振动时比阻尼容量与模态阻
载荷时,结构反映出较强的由粘性引起的阻尼特 i i
尼系数之间存在如下关系[ 4 ] 。
征。在采用有限元方法进行复合材料结构响应分析 i
( )
时,主要困难是如何选择结构阻尼描述形式和确定= 4 i 2
复合材料阻尼参数。根据复合材料层合板结构力学理论,可以通过
预先测出的单层板比阻尼容量和结构系统在第阶
本文针对 T300 / OY89ll 制成的复合材料层合 i
固有模态振动时的固有振型计算出结构系统的
板,通过施加含前几阶固有横向弯曲模态的 l0 ~ { i }
比阻尼容量值[ 4 ] 。
l000HZ 范围内单频率正弦扫描的动荷载,测定单位 i
激励引起的幅频响应曲线。其目的是在于深入认识 I
{ } T [ e ] { }
瓦瓦 i Kc i c e
复合材料层合板动力特性同时,为采用有限元方法 e
Ui i = l ( )
i = = I 3
进行结构动力响应分析时选择合理的结构阻尼描述 Ui T
{ } [ e] { }
瓦瓦 i K i cve

形式提供实验依据。 i = l e
其中
2 层合板动力响应理论分析方法
[ ] [ ][ ][ ]
受外界稳态激励作用时,结构动态响应问题所 Ke = 瓦 B T D B c

对应的控制方程为