论文摘要
碳纤维增强复合材料具有较高的比刚度和比强度,而且在减振、抗疲劳、耐高温、可设计性方面也优异于传统材料,在航空航天、建筑、汽车等领域拥有着广泛的应用前景。对于复合材料结构,在服役期间会因为外界冲击荷载以及长期的疲劳荷载作用造成结构损伤。且随着损伤的积累,结构的危险程度也逐步增大。因而找到一种损伤定位的方法,可以帮助人们尽早采取措施,避免结构突然发生破坏。本文以服役中复合材料结构健康监测和检测为工程背景,以振动力学为基础,采用实验分析与有限元数值模拟相结合的研究手段,针对薄板结构损伤识别问题进行了研究,主要研究内容如下:首先,介绍了健康监测技术在国内外的发展,对目前采用的各种基于动力学的损伤识别方法进行了简单介绍,探讨各种方法的优缺点。其次,总结了复合材料板的力学性能以及基于振动理论进行复合材料板模态分析的理论方法。再次,以存在单元凹口损伤的复合材料板为例,在四边固支和两边固支两边自由的边界条件下对X850碳纤维复合材料板的损伤检测进行了实验研究。采取表面粘贴压电陶瓷（PZT）片对板结构进行激励,得到其各阶模态并采用曲率模态的方法对损伤位置进行识别。采用两套压电主动式结构健康监测系统:压电陶瓷-激光多普勒测振仪（PZT-SLDV）模态测试系统和压电陶瓷-聚偏二氟乙烯（PZT-PVDF）模态测试系统对复合材料板材结构进行损伤检测。详细介绍了两套系统对薄板进行损伤识别的实验方案和实验操作流程。基于上述系统所测模态数据,采用提取曲率模态的损伤识别方法进行损伤识别。实验结果表明所采用的两套系统均可以有效识别碳纤维复合材料板的单元凹口损伤。最后利用ABAQUS有限元分析软件,建立了含损伤复合材料板的有限元分析模型,并对两种边界条件下所建立的有限元模型进行了模态计算,运用中央差分法计算其振型曲率,将有限元仿真结果与实验结果进行对比分析,验证了分析模型的有效性。并进一步运用有限元对不同损伤位置的复合材料板进行模拟,分析不同损伤位置对其使用曲率振型识别损伤的影响。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 李佳诺
导师: 乔丕忠
关键词: 复合材料板,模态分析,损伤识别,曲率模态
来源: 沈阳建筑大学
年度: 2019
分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑
专业: 力学,材料科学
单位: 沈阳建筑大学
分类号: TB33;O313
DOI: 10.27809/d.cnki.gsjgc.2019.000121
总页数: 94
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