功率流开题报告

高温下复合材料层合板

振动功率流特性分析

指导老师:

专业：汇报人:第1页报告内容研究背景国内外研究现状研究内容与目标技术路线及可行性分析研究工作中拟处理关键问题研究创新点第2页研究背景

1.1复合材料广泛应用

当代航空航天业迅速发展，使得飞行器在构造强度、振动、噪声等方面提出了较高要求。复合材料层合板构造由于具有高比强度、比刚度和抗疲劳性等优良性能得到了广泛应用。因此,研究高温下复合材料层合板构造振动特性已经成为一种主要课题。

第3页研究背景1.1.1功率流概念及体现式

振动功率流，也称构造强度即单位时间内外力做功或构造耗散能量能力，是一种抱负反应构造振动能量在构造中传递主要物理量，其空间分布能够确定振源、振动主要传输途径等振动能量信息，对振动分析和噪声控制具有主要指导意义。

第4页研究背景1.1.2功率流办法由来和应用

将位移或力作为研究变量，是早期振动研究主要办法。近年来，伴随对振动理解变化，出现了应用能量观点研究振动办法，即功率流办法。功率流分析办法既不以力，也不以位移为变量研究振动，而是以力和位移矢量点乘积为研究变量研究振动传递情况。功率流办法诞生于20世纪80年代初，Goyder通过研究机器和基础构造之间功率流传递机理，用无限构造频率响应特性来简化实际构造分析，求得了梁和板在力和扭矩鼓励下近场与远场功率流。第5页1.2研究意义

试验证明，功率流办法不但对构造高频振动分析能够得到令人满意成果，同步也能较好分析构造中频振动问题，而复合材料层合板构造一般都处于中低频振动。目前，构造声强法研究刚才起步，理论上仅限于杆、梁、薄膜等简单子系统构造声强分析，对于复合材料层合板构造构造强度研究国内外还并不多见，因此，本项目标研究具有主要应用价值。构造声强场表白一种构造在任意点处振动能量流数值和方向研究背景第6页国内外研究现状国内研究现状国内有关功率流研究开展比较晚。1987年中国船检科学研究中心论述了利用功率流理论研究构造振动和噪声可行性和有效性。严济宽用四端参数法研究了斜置隔振器功率流传递。王纯利用子构造导纳法对弹性梁基础上一维隔振系统功率流进行了理论研究柔性复杂隔振系统功率流研究。熊冶平以两端固支梁来模拟机器安装基础，探讨了机器-基础耦合隔振系统功率流传递。第7页国内外研究现状毛映红则研究了连续隔振系统中功率流特性。俞微等研究了浮筏装置功率流传递特性。赵其昌进行了构造中振动功率流试验研究和模拟计算,提出了与声学传递相同测量办法。第8页国内外研究现状

国外研究现状

功率流是振动控制设计中一种很主要控制优化特性量,近年来，功率流办法也越来越受到国内外研究人员关注。国外学者对此体现出了浓厚爱好

B.Petersson提出了有效导纳（Effectivemobility）概念,他对支承导纳问题理论和试验研究为导纳功率流办法在实际工程中应用奠定了理论基础。R.J.Pinnington研究了通过弹簧流入到有限基础构造地功率,基于导纳矩阵办法推导并验证了基于马达安装基座频响平均意义下功率流近似体现式，讨论了通过连续隔振器输入到无限基础构造功率流第9页国内外研究现状J.M.Cuschieri对L型板构造功率流进行了理论计算Pavic用有限差分办法[6],导出了梁和板中弯曲波功率流强度测量公式D.U.Noiseux[4]提出了构造中振动强度测量办法，从弹性力学出发,计算求得构造中振动能量分布第10页研究内容及目标本项目除了研究在不一样温度、不一样边界条件及鼓励下，复合材料层合板构造强度计算与分析外，同步还着重分析层合板构造参数（如铺设材料、铺设角度、跨厚比及弹性模量比等）对构造强度影响。3.3试验研究

首先进行复合材料层合板动力学试验，分析得到层合板表面振速分布、振型以及固有频率等。其次针对典型边界条件下复合材料层合板构造，考虑用一种新型材料(如聚偏氟乙烯)压电传感器测量复合材料层合板构造强度，并把测量成果与计算成果对比评价。第11页研究内容及目标

3.1

基于分层理论有限元理论复合材料层合板构造强度计算本项目利用分层理论结合有限元办法分析层合板振动特性，从而得到表层构造固有频率以及振动速度分布。根据复合材料分层理论结合有限元，结合位移-应变关系，可得到单元刚度矩阵、单元质量矩阵以及阻尼矩阵，从而得到层合板构造动力方程。根据功率基本定义，计算构造某一界面处功率流需要先确定构造在该界面处速度响应和该界面处内力，由此能够计算出构造界面间振动功率流，即构造强度。3.2复合材料层合板构造强度影响原因

第12页研究内容及目标不一样温度、不一样边界条件、不一样鼓励下对复合材料层合板构造强度计算与分析外，同步还着重分析层合板构造参数（如铺设材料、铺设角度、跨厚比及弹性模量比等）对构造强度影响。第13页可行性分析

本文拟采取分层理论结合有限元办法进行层合板振动特性分析，本文中拟采取复合材料构造一般都由多层组成，每层纤维铺设方向不一样，对应每一层力学性能也不尽相同。根据复合材料分层理论，对每一层板在板厚方向采取二次插值，层合板坐标轴方向x,y,z方向位移方程可用插值展开系数进行表达第14页学习研究内容根据有限元理论可表达为：为有限元单元节点数。为形函数体现式，为有限元节点处坐标，为时间函数。第15页可行性分析

根据有限元理论，用节点单元形函数表达每个插值平面内x,y,z方向位移。由时域内构造强度体现式，利用傅里叶变换得到稳态振动下频域内构造强度体现式，再根据复合材料层合板构造边界条件和鼓励力类型，求解得到相对应条件下构造强度。技术路线如图4所示。第16页图4本项目拟采取技术路线第17页研究中拟处理关键问题1）复合材料层合板构造在频域内构造强度体现式。2）不一样温度复合材料构造参数对构造强度影响。其中分析不一样边界条件和鼓励下，复合材料层合板构造参数（如铺设材料、铺设角度、跨厚比及弹性模量比等）对构造辐射总声功率（即构造强度）影响，可为处理复合材料层合板构造减振提供新思绪和办法。第18页

研究中拟处理关键问题

3)复合材料层合板构造振动功率流测量伎俩。由于复合材料层合板构造不一样于一般一般薄板、杆及梁等各向同性材料，不太适适用直接测量办法，在振动功率流多种测量伎俩中，考虑选用一种有助于此构造间接测量伎俩。4)在完成前面问题基础上，由线性复合材料向非线性复合材料扩展，研究不一样温度对非线性复合材料功率流影响。第19页研究创新点本文对复合材料层合板（含非规则）构造进行构造强度方面研究：

1）本项目基于分层理论功率流有限元法对复合材料层合板振动功率流进行数