基于頻率值理論模型的碳纖維復(fù)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(fù)合材料（CFRP）在自由振動下的表現(xiàn)。碳纖維復(fù)合材料層壓樣本通過使用機械裝置來模擬關(guān)鍵點對簡支疊層梁邊緣的影響。本文結(jié)合受損CFRP層板的動態(tài)測試結(jié)果和自然頻率波動值，并對兩者進行關(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柔性旋轉(zhuǎn)力，基于該假設(shè)，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(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對理論模型的可用性進行了討論。

在試驗室內(nèi)，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(xiàn)論模型（假設(shè)在凹口軸線方向上存在一個柔性旋轉(zhuǎn)鉸鏈）分析未損壞和損壞CFRP層板的振動情況。

研究表明，根據(jù)CFRP層板的自由振動試驗結(jié)果去評估CFRP層壓板損傷狀態(tài)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(tài)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(nèi)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(dǎo)致的每個剛度降低值做詳細分析。