基于頻率值理論模型的碳纖維復合材料層壓板振動特性研究

基于頻率值理論模型的碳纖維復合材料層壓板振動特性研究

刊名：Composite Structures（英）

刊期：2015年第5期

作者：R.Capozucca

編譯：苗志慧

通過試驗和理論分析的方法，分別闡述了帶有開槽和完好的碳纖維復合材料（CFRP）在自由振動下的表現。碳纖維復合材料層壓樣本通過使用機械裝置來模擬關鍵點對簡支疊層梁邊緣的影響。本文結合受損CFRP層板的動態測試結果和自然頻率波動值，并對兩者進行關聯，最后得到頻率響應函數（FRFS）的包跡。假設作用在凹口軸線方向上有一個柔性旋轉力，基于該假設，提出一個理論模型來描述CFRP層壓板損傷水平，以分析研究受損CFRP層壓體的振動特性。比較理論頻率值與通過測試和有限元分析獲得的頻率值。在獲得頻率值數據的基礎上，對理論模型的可用性進行了討論。

在試驗室內，對簡單試驗樣本不同位置的雙矩形槽層板進行測試，采用頻率值現論模型（假設在凹口軸線方向上存在一個柔性旋轉鉸鏈）分析未損壞和損壞CFRP層板的振動情況。

研究表明，根據CFRP層板的自由振動試驗結果去評估CFRP層壓板損傷狀態是非常有用的。試驗測試表明，簡支疊層梁樣可通過完好狀態值和損傷程度以及不同的損傷位置來獲得減小的振動頻率值。這些值在可測量范圍（4%～11%）內波動。

本文所提出的頻率值理論模型對受損CFRP層壓體的分析是有幫助的，因為該模型可對層壓板由于開槽導致的每個剛度降低值做詳細分析。