不同铺层数量下的纤维角度曲线变化复合材料层合板振动特性研究

doi:10.19936/j.cnki.2096-8000.20230128.005

复合材料科学与工程 ›› 2023, Vol. 0 ›› Issue (1): 44-54.DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20230128.005

不同铺层数量下的纤维角度曲线变化复合材料层合板振动特性研究

叶帆, 王显峰^*, 王东立, 高天成, 张浩天, 冯天洋

南京航空航天大学材料科学与技术学院,南京210016

收稿日期:2021-12-08 出版日期:2023-01-28 发布日期:2023-02-24
通讯作者: 王显峰(1980—),男,博士,副教授,主要从事先进复合材料自动化成型方面的研究,wangxf@nuaa.edu.cn。
作者简介:叶帆(1997—),男,硕士,主要从事复合材料自动化成型方面的研究。
基金资助:
国防基础科研计划(JCKY2019204A001);大飞机材料专项(JPPT-KF2019-4-1a);承接国家重大科技项目(CJGJZD20200617102400001)

Research on vibration characteristics of composite material laminated panel with fiber angle curve variation under different laying numbers

YE Fan, WANG Xianfeng^*, WANG Dongli, GAO Tiancheng, ZHANG Haotian, FENG Tianyang

School of Materials Science and Technology, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016, China

Received:2021-12-08 Online:2023-01-28 Published:2023-02-24

摘要/Abstract

摘要： 相比于传统复合材料纤维直线铺放层合板,纤维角度曲线铺放时可改变层合板的应力分布,提升刚度和承载能力。出于减振的目的,设计制备了不同纤维曲线角度和不同铺层数量的纤维曲线层合板,利用模态试验对比分析了纤维曲线角度和铺层数量对层合板振动特性的影响。结果表明:铺层数量相同时,纤维曲线角度变化为±<60|75>时,层合板的前三阶固有频率达到最优状态;纤维曲线角度变化为±<45|60>时,层合板的阻尼比最大;当纤维曲线角度变化相同时,对比8层、12层、16层三组不同铺层数量对层合板固有频率的影响,铺层数量在8~16层范围内,层合板的前两阶固有频率随铺层数量的增加呈现先增大后减小的趋势。所做工作可以为纤维曲线层合板的振动优化提供参考。

关键词: 复合材料层合板, 纤维曲线角度, 铺层数量, 固有频率, 阻尼比

Abstract: Compared with the traditional composite fiber linear laying laminate, the fiber angle curve can change the stress distribution of the laminate and improve the rigidity and load-bearing capacity. For the purpose of damping, fiber curve laminates with different fiber curve angles and different layup quantities were designed and prepared. Modal tests were used to compare and analyze the influence of fiber curve angle and layup quantity on the vibration characteristics of laminates. The results show that when the number of layers is the same, and when the fiber curve angle changes to ±<60|75>,the first three natural frequencies of the laminate have reached the optimal state; when the fiber curve angle changes to ±<45|60>, the damping ratio of the laminate is the largest. When the fiber curve angle changes the same, by comparing the influence of the three sets of three layers of 8, 12 and 16 layers on the natural frequency of the laminate, when the number of laminates is in the range of 8 to 16 layers, when the first two natural frequencies presents a trend of first increasing and then decreasing. The work done can provide a reference for the vibration optimization of the fiber curve laminate.

Key words: composite laminate, fiber curve angle, number of layers, natural frequency, damping ratio

中图分类号:

TB332

叶帆, 王显峰, 王东立, 高天成, 张浩天, 冯天洋. 不同铺层数量下的纤维角度曲线变化复合材料层合板振动特性研究[J]. 复合材料科学与工程, 2023, 0(1): 44-54.

YE Fan, WANG Xianfeng, WANG Dongli, GAO Tiancheng, ZHANG Haotian, FENG Tianyang. Research on vibration characteristics of composite material laminated panel with fiber angle curve variation under different laying numbers[J]. COMPOSITES SCIENCE AND ENGINEERING, 2023, 0(1): 44-54.

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不同铺层数量下的纤维角度曲线变化复合材料层合板振动特性研究

Research on vibration characteristics of composite material laminated panel with fiber angle curve variation under different laying numbers

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