泡沫夹芯复合材料加筋结构振声特性研究

玻璃钢/复合材料 ›› 2019, Vol. 0 ›› Issue (7): 103-108.

泡沫夹芯复合材料加筋结构振声特性研究

田旭军, 胡刚义, 黄国兵

中国舰船研究设计中心,武汉430064

收稿日期:2019-04-22 出版日期:2019-07-25 发布日期:2019-07-28
作者简介:田旭军(1981-),男,硕士,高级工程师,主要从事复合材料结构设计方面的研究,94440929@qq.com。

STUDY ON VIBRATION AND ACOUSTIC CHARACTERISTICS OF FOAM SANDWICH COMPOSITE REINFORCED STRUCTURE

TIAN Xu-jun, HU Gang-yi, HUANG Guo-bing

China Ship Development and Design Center, Wuhan 430064, China

Received:2019-04-22 Online:2019-07-25 Published:2019-07-28

摘要/Abstract

摘要： 为了研究泡沫夹芯复合材料加筋结构在工程应用中的振声效果,针对泡沫夹芯复合材料加筋板格结构和钢制板格结构,开展了空气中的振动模态对比试验,试验结果表明,与钢制结构相比,夹芯复合材料加筋板格的前三阶固有频率提高2倍以上,应用泡沫夹芯复合材料加筋结构能在减轻结构重量的同时,大幅提高整体结构刚度。基于Layerwise理论对复合材料加筋板格结构的模态试验进行仿真计算,计算结果与试验结果吻合,验证了仿真计算方法的准确性;在此基础上,仿真计算泡沫夹芯复合材料加筋板格结构在空气和流体介质中的模态和频响特性,并分析加强筋尺寸对板格固有频率的影响规律,为工程应用提供参考。

关键词: 泡沫, 夹芯复合材料, 加筋结构, 固有频率, 振声

Abstract: In order to investigate the vibration and acoustic effect of foam sandwich composite reinforced structure in engineering application, a comparative test of vibration modes in air was carried out for the foam sandwich composite reinforced structure and the steel structure. The test results show that, compared the steel structure, the first three-order natural frequencies are twice higher for sandwich composite reinforced structure, and the foam sandwich composite reinforced structure can reduce the weight of the structure and improve the stiffness of the whole structure. Based on the layerwise theory, the modal test of the foam sandwich composite reinforced structure was simulated, the simulation results were consistent with the test results, which verified the accuracy of the simulation method. On this basis, the modal and frequency response of foam sandwich composite reinforced structure in air and fluid medium are simulated, and the effect of the size of reinforcement on the natural frequency of reinforced foam sandwich composite structure are analyzed, which can provide reference for engineering application.

Key words: foam, sandwich composite, reinforced structure, natural frequency, vibration and acoustic

中图分类号:

TB332

田旭军, 胡刚义, 黄国兵. 泡沫夹芯复合材料加筋结构振声特性研究[J]. 玻璃钢/复合材料, 2019, 0(7): 103-108.

TIAN Xu-jun, HU Gang-yi, HUANG Guo-bing. STUDY ON VIBRATION AND ACOUSTIC CHARACTERISTICS OF FOAM SANDWICH COMPOSITE REINFORCED STRUCTURE[J]. Fiber Reinforced Plastics/Composites, 2019, 0(7): 103-108.

参考文献

[1] Jones R M. Mechanics of composite materials[M]. Flarida: CRC Press, 1998.
[2] Benson J L. The AEM/S system, a pardigm-break mast, goes to sea[J]. Naval Engineers Journal, 1998, 110(4): 99-103.
[3] Mouritz A P, Gellert E, Burchill P, et al. Review of advanced composite structures for naval ships and submarines[J].Composite Structures, 2001, 53: 21-41.
[4] Tiron R. Navy gradually embracing composite materials in ships[J]. National Defense, 2004, 89: 28-29.
[5] 王旌生, 吴有生. 粘弹性复合材料结构水中振动及声辐射研究进展综述[J]. 船舶力学, 2007, 11(5): 804-811.
[6] 朱锡, 石勇, 梅志远. 夹芯复合材料在潜艇声隐身结构中的应用及相关技术研究[J]. 中国舰船研究, 2007, 2(3): 34-39.
[7] 胡明勇, 王安稳. 粘弹层合板的自由振动和横向应力[J]. 应用数学和力学, 2009, 30(1): 101-108.
[8] 王海英. 夹层结构振动声辐射特性研究[D]. 大连: 大连理工大学, 2009.
[9] 龚强. 复合平板结构水下振动与声辐射特性研究[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工程大学, 2012.
[10] 李华东, 朱锡, 梅志远. 分布载荷作用下简支功能梯度夹层板的弯曲分析[J]. 复合材料学报, 2012, 29(1): 101-108.
[11] 赵飞, 吴锦武, 赵龙胜. 采用分层理论计算层合板的固有频率和振型[J]. 噪声与振动控制, 2014, 34(2): 34-40.
[12] 王瑞鹏. 复合材料夹芯结构的逐层/实体方法研究[D]. 天津: 中国民航大学, 2016.
[13] 孙士平, 曾庆龙, 胡政. 面内线性变化载荷作用复合材料层合板的振动与屈曲优化[J]. 复合材料学报, 2016, 33(12): 2860-2868.
[14] 易少强, 何世平, 王杰. 考虑胶层的自由型垫高阻尼结构振动特性研究[J]. 玻璃钢/复合材料, 2017(8): 42-47.
[15] 赵延杰, 郝轶, 刘建湖, 等. 水下接触爆炸作用下泡沫夹芯板耗能机理研究[J]. 中国舰船研究, 2018, 13(3): 13-22.
[16] Reddy J N. Theories and computational models for composite laminate[J]. Applied Mechanics Reviews, 2004, 47(6): 147-169.
[17] 徐芝纶, 弹性力学[M]. 北京: 高等教育出版社, 2011.
[18] 刘超. ABAQUS的UEL开发技术在结合部特性分析中的应用[D]. 西安: 西安理工大学, 2013.
[19] 应隆安. 无限元方法[M]. 北京: 北京大学出版社, 1992.