热振环境下纤维增强悬臂复合薄板的固有特性

基于哈密顿原理建立了纤维增强悬壁复合薄板的动力学方程,并利用双向梁函数法对其固有频率进行求解.然后,编写了Matlab计算程序,并给出了热振环境下分析其固有特性的具体流程,最后,搭建了该类悬臂复合薄板结构在热振环境下的固有特性测试系统.并以TC500碳纤维/树脂复合薄板为研究对象,对其固有频率进行了测试.结果表明,热振环境下纤维增强悬臂复合薄板固有频率计算结果与实验结果的误差在15%以内,且振型结果也与测试振型结果一致,进而验证了所提出的理论分析方法的正确性.     

FDM薄板振动特性的理论与实验研究

熔融沉积成型(FDM)是一种能够直接打印出具有复杂几何形状零件的快速成型技术.然而,FDM在振动性能方面很难与传统加工方式相媲美,需要对其进行更为实际的振动特性分析,为此首次提出FDM 3D打印薄板的振动特性理论建模方法.以悬臂边界条件下FDM薄板为研究对象,基于经典层合板理论,采用双向梁函数组合法表示振型函数,并通过Ritz法求解获得了复合薄板的固有特性;搭建了FDM 3D打印薄板的固有特性测试实验台,以获得薄板的模态振型和固有频率;计算与实验结果验证了理论计算方法的正确性和可靠性.     

悬臂纤维金属复合薄板固有特性分析及验证

通过理论与实践相结合的方式,对悬臂边界下纤维金属复合薄板固有特性进行了分析与验证.针对所研究复合薄板的结构特点,基于复合材料力学和经典层合板理论进行建模,利用正交多项式法求解其固有特性并提出计算流程,搭建相应试验系统,以TA2/TC500纤维金属复合薄板为研究对象进行测试.结果表明,提出的计算方法所获得固有频率的结果与试验测试结果间的误差在1.2%~4.7%之间,对应模态振型的变化规律也完全一致,验证了所提方法的正确性.     

不重叠多分层纤维增强复合梁固有频率分析及验证

首先，针对复合梁各向异性的特点，利用子结构分析法分段表达各子梁的振型函数，明确复合梁固有频率的求解原理;然后，基于Matlab编写计算程序，提出不重叠多分层复合梁固有频率的分析流程;最后，以TC500碳纤维/树脂基复合梁为研究对象，搭建了复合梁固有频率测试系统，测试获得其未分层、单分层和不重叠多分层损伤下的固有频率.研究发现，随着分层数量增加，固有频率逐渐下降，且随着模态阶次升高，对固有频率的影响愈发明显;同时，试验与计算结果的误差在1.06%~5.49%之间，验证了所提出计算方法的正确性.     

熔丝加工成型薄板的动力学特性及响应

通过熔丝加工成型(fused filament fabrication,FFF)理论与实验相结合,研究了悬臂边界条件下FFF薄板的固有特性和振动响应.首先,针对FFF薄板的分层和正交各向异性等特点,基于正交多项式法对其进行理论建模.然后,通过Ritz法获取FFF薄板的固有特性,再利用频域振动方程解析研究薄板内任意一点的振动响应.最后,以聚乳酸(PLA)FFF薄板为例,实验研究了其固有特性和动态响应,以分析验证理论模型的正确性.结果表明:本文建立的FFF薄板理论模型,能够准确预测出薄板的固有特性和动态响应结果,理论模型可靠.     

壳板叶片的固有特性分析

提出一种计算壳板叶片固有特性的解析方法.将叶片简化成固定在轮盘上的悬臂开口薄壁圆柱壳,采用将已知的轴向悬臂梁的振型函数代入壳板的振型变分方程降为另一方向的常微分方程的方法,解此常微分方程可以求得叶片的静频、动频以及相应的振型函数,并与有限元结果进行了比较.结果表明:提出的求解方法具有较好的计算精度.利用求得的固有频率和振型函数可以进一步研究单叶片或组合叶片的非线性振动特性以及疲劳寿命.     

硬涂层悬臂层合板固有特性的解析分析

基于Ritz理论,研究了解析求解硬涂层悬臂层合板固有特性的方法.用中性面的位移表征硬涂层悬臂层合板的应变能和动能,然后推导出硬涂层悬臂层合板自由振动的运动方程,并给出求解该复合结构固有频率、模态振型、模态损耗因子的方法.以涂覆NiCoCrAlY+YSZ硬涂层的T300/QY89l1型层合板为对象进行了实例研究,分别采用本文方法和ANSYS软件求解该复合结构的固有特性,通过结果比对证明了本文方法的合理性.实践表明,将硬涂层视为复合结构一个特殊的层和采用量纲反变换,可有效获得具有工程意义的硬涂层层合板固有特性参数.     

基于ANSYS和实验的悬臂薄板模态分析

运用ANSYS软件对某悬臂薄板进行了模态分析,得到了悬臂薄板的前10阶固有频率和振型,确定了悬臂薄板的振动特性,模态分析提供了研究各种实际结构振动的一条有效途径,从而为以后应用过程中提供了依据。     

梁横向振动固有频率的数值计算

梁横向振动固有频率的计算在实际工程中具有重要意义,本文通过振型函数导出了求解梁横向振动固有频率的微分方程,根据梁的不同边界条件,利用有限差分法对梁进行不同的划分,由微分方程计算出不同划分的各阶固有频率,然后采用最小二乘法拟合求出各阶固有频率的准精确值,最后以一个有解析解的算例验证了该方法的计算结果的相对误差非常小,满足实际工程的精度要求,并以一变截面梁为例指出了变截面梁固有频率的计算方法,该方法具有编程简单、计算精度高、通用性强的优点.     

基于理论、仿真和实验的两端固定梁的模态测试方法

基于欧拉-伯努利梁理论,得到两端固定梁自由振动的振型函数。通过数值计算得出实验用的两端固定梁前五阶振型的节点位置及其与梁长的比值。考虑传感器对两端固定梁固有频率的影响,建立梁-传感器模型进行仿真分析并得出两端固定梁前五阶固有频率。基于节点位置和测点位置,在实验中选择参考点。将具体实验的结果与梁-传感器仿真模型结果进行对比,通过前五阶固有频率的误差分析,发现仿真分析结果与实验结果误差最高为2.92%。研究完整地叙述了两端固定梁的模态测试流程,可为工程技术人员的模态测试起一定的指导作用。     

基于集中质量法的纤维增强复合材料的损伤定位

研究了纤维增强复合材料的损伤定位方法，将其命名为“指数幂逼近-集中质量法”.首先，以纤维增强复合材料梁结构为例建立集中质量模型；然后通过理论求解获得未损伤梁的刚度矩阵，结合测试获得的固有频率和正则化的模态振型数据，获得梁结构损伤后的残差力向量，并将其作为关键定位指标；并基于指数幂思想对损伤梁结构的质量块数量进行划分，提出损伤位置逼近判定准则，确定一套规范的损伤定位流程.最后，对带有不同纤维断裂损伤的T300碳纤维/树脂基复合材料梁进行实例研究，研究发现本文提出的定位方法可有效辨识获得复合材料梁的损伤位置.     

基于虚拟材料的螺栓联接复合板固有特性建模

为了提高含螺栓复合材料结构的动力学分析效率,基于虚拟材料模型建立了相应的解析模型,并求解结构的固有特性.对螺栓联接复合材料板结构进行能量分析,采用拉格朗日方程创建了螺栓联接板的动力学分析模型,求解了该结构的固有频率和模态振型.利用基于分解的多目标进化算法(MOEA/D)确定模型中虚拟材料的参数,以达到模型修正的目的.以螺栓联接TC500碳纤维/树脂板为对象进行了实例研究,结果表明:应用该虚拟材料模型可再现螺栓联接复合板结构的振动特性;在经过模型修正后,仿真计算获得的前6阶固有频率与实测值的最大偏差为2.83%,证明了所提建模方法的合理性.     

多层次修正的纤维增强复合薄壳振动响应分析

采用多层次修正技术对纤维增强复合薄壳的振动响应进行了分析.首先,考虑了复合薄壳纤维方向的影响,并采用Ritz法求解获得了复合壳的振动响应.其次,利用多层次修正技术和测试获得的实验数据,对复合薄壳的几何参数和物理参数进行修正,进而获得了较为精准的理论模型.最后,以T300碳纤维/树脂基复合薄壳为例,搭建了激光旋转扫描测试系统,并获得了前6阶固有频率、模态振型和振动响应.修正后计算获得的共振响应数据与实验测试共振响应数据的误差在5.2%~14.3%之间,处于允许的范围内,进而验证了该分析方法的正确性.     

含损伤复合材料AGS结构固有频率数值预测

通过共振峰法求解了蒙皮内含分层损伤复合材料格栅加筋板的固有频率.分别采用复合材料板单元梁单元模拟蒙皮和肋骨,结合Adams应变能法与Rayleigh阻尼相结合的阻尼模型,并引入Hertz型非线性接触单元模型来避免上、下子板间的嵌入现象,推导了求解含损伤复合材料格栅加筋结构动力响应的有限元列式.在上述模型和理论基础上,首先采用精细积分法求解含损伤AGS结构的动力响应,再由外载频率与板内最大动挠度曲线的峰值确定结构的各阶固有频率,从而为蒙皮含分层损伤AGS结构固有频率的数值预测提供了一个较为有效的途径.     

基于ANSYS的双闭室复合材料薄壁梁的振动模态分析

基于ANSYS软件对双闭室复合材料箱型薄壁梁进行模态分析。首先,建立双闭式箱型复合材料薄壁梁的模型,然后,针对两种铺层方式以及不同的纤维铺层角,分别对薄壁梁进行模态分析,揭示复合材料的铺层方式以及铺层角度对双闭室箱型薄、壁梁的固有频率、模态振塑的影响。