含孔损伤复合材料层合板固有频率研究

摘要/Abstract

摘要：

建立了含圆形穿孔和方形穿孔损伤复合材料层合板的有限元计算模型。随着开孔损伤尺寸的变化，计算出含圆形穿孔或方形穿孔损伤复合材料层合板的各阶固有频率。拟合出开孔大小和固有频率之间的关系，得到了层合板固有频率随孔的尺寸和形状变化规律。结果表明，随着损伤程度增加，层合板固有频率都将减小；方孔损伤层合板固有频率减小的幅度和速度都比圆孔损伤层合板的大；小尺寸穿孔损伤对层合板固有频率的影响很小。

关键词: 固有频率, 孔损伤, 层合板, 有限元法

Abstract:

The existence of the cutout has a great effect on the structural mechanical performance. Based on MSC.Patran, a finite element model was developed to study the free vibration response of square composite laminates with oneedge simply supported and having an eccentrically circular or rectangular cutout. Along the size of cutouts were increasing, natural frequencies of composite laminates with circular or rectangular cutout were obtained by this finite element model. The variety laws of natural frequency along with shape and size was fitted. The results show that the natural frequencies of composite laminates with circular or rectangular cutout are reduced compared with the natural frequencies of composite laminates with no damage. The influence of rectangular cutout on frequency is more severe than circular cutout. The influence of litter cutout damage on natural frequency is not evidence.

Key words: natural frequency, cutout, laminates, FEA

卢翔, 李顶河, 冯振宇, 徐建新. 含孔损伤复合材料层合板固有频率研究[J]. 玻璃钢/复合材料, 2009, 209(5): 10-13.

LU Xiang, LI Ding-He, Feng-Zhen-Yu, XU Jian-Xin. STUDY ON NATURAL FREQUENCY OF LAMINATES WITH CUTOUT[J]. Fiber Reinforced Plastics/Composites, 2009, 209(5): 10-13.

参考文献

［1］宁荣昌.复合材料冲击损伤问题的研究［J］.玻璃钢/复合材料，1992，(6).
［2］宁荣昌，王孝忠.环氧玻璃钢层合板低速冲击损伤特性的研究［J］.玻璃钢/复合材料，1992，(4).
［3］谢禹钧，冯广占，蒋国宾.对称正交铺设层板损伤的有限元分析［J］.玻璃钢/复合材料，1990，(2).
［4］王春敏，董娟，董莩允.纺织结构复合材料的冲击损伤容限［J］.纤维复合材料，2000，2(13): 1315.
［5］张宝艳，陈祥宝，李萍.碳纤维增强树脂基复合材料抗冲击性能的改进方法［J］.纤维复合材料，1999，4(1): 16.
［6］蒋海滨，魏伯荣，李名琦.薄层芳纶复合材料的平头冲击性能研究［J］.纤维复合材料，2000，4(29): 2932
［7］ Kumar L.R.,Datta P.K.,Prabhakara D.L..Vibration and stability behavior of laminated composite curved panels with cutout under partial inplane loads［J］.International Journal of Structural Stability and Dynamics, 2005, 5 (1): 7594
［8］ Paramasivam P. Free vibration of square plates with square openings［J］. J Sound Vibr 1973, 30: 173178.
［9］ Aksu G, Ali R. Determination of dynamic characteristics of rectangular plates with cutouts using a finite difference formulation［J］. J Sound Vibr, 1976, 44: 14758.
［10］ Rajamani A, Prabhakaran R. Dynamic response of composite plates with cutouts. Part I: Simplysupported plates ［J］. J Sound Vibr, 1977, 54: 549564
［11］ Rajamani A, Prabhakaran R. Dynamic response of composite plates with cutouts. Part II: Clampedclamped plates ［J］. J Sound Vibr, 1977, 54: 565576.
［12］ Jenq S. T.,Hwang G. C.,Yang S. M..Effect of square cutouts on the natural frequencies and mode shapes of GRP crossply laminates［J］.Composites Science and Technology, 1993, 1(47): 91101
［13］ Ramakrishna S, Rao Koqanti M, Rao N. S.Dynamic analysis of laminates with elliptical cutout using the hybridstress finite element［J］.Computers and Structures, 1993, 2(47): 281287.
［14］ Chen CC, Kitiporanchai S, Lim CW, Liew KM. Free vibration of symmetrically laminated thick perforated plates［J］. J Sound Vibr, 2000, 230: 111132
［15］ Kumar Ashwini, Shrivastava R. P..Free vibration of square laminates with delaminnation around a central cutout using HSDT［J］.Composite Structures, 2005, 3(70): 317333
［16］ Chen C C, Kitiporanchai S, Lim CW, Liew KM. Free vibration of symmetrically laminated thick perforated plates ［J］. J Sound Vibr, 2000, 230: 111132
［17］ Ju F, Lee HP, Lee KH. Free vibration of composite plates with delamination around cutouts ［J］. Compos Struct, 1995, 31: 177183
［18］ Krawczuk M, Ostachowicz W, Zak A. Dynamics of cracked composite material structures ［J］. Computer Mech, 1997, 20: 7983
［19］栗荣，杨勇，李华.正交各向异性碳/环氧邻边固支矩形层合板自振频率的近似解［J］.苏州大学学报（自然科学），2000，1(16): 6973
［20］张媛，傅成，孟春玲.开孔对薄板振动频率影响的有限元分析［J］.机械设计与制造，2005，7: 127128.

[1]	李辉, 赵春江, 梁建国, 曾光, 王蕊, 边强. 变刚度复合材料层合板力学特性及失效机理分析[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(7): 5-10.
[2]	闫金顺, 孙鹏文, 马志坤, 赵雄翔, 董新洪. 幂函数过滤函数不同参数对层合板拓扑优化收敛率的影响[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(6): 5-9.
[3]	杨智勇, 刘清念, 孙建波, 解永杰, 左小彪, 张建宝. 铺层角度偏差对曲面复合材料层合板形面轮廓的影响分析[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(6): 17-26.
[4]	董明军, 曹忠亮, 韩振华, 范广宏. Abaqus二次开发在变刚度层合板屈曲分析中的应用[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(3): 24-28.
[5]	付为刚, 熊焕杰, 廖喆, 马骏驰. 各向异性层合板屈曲分析的有限差分数值求解[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(2): 23-30.
[6]	何振鹏, 邓殿凯, 刘国峰, 孙爱俊, 钱俊泽, 黎柏春, 胡艺馨, 杨帆. 基于内聚力模型的复合材料裂纹扩展研究[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(1): 5-12.
[7]	梁福安, 黄君, 黄立新. 基于模态应变能与频率融合方法的功能梯度欧拉伯努利梁损伤识别研究[J]. 复合材料科学与工程, 2021, 0(8): 25-30.
[8]	武海鹏. 复合材料层合板阻尼参数敏感性分析[J]. 复合材料科学与工程, 2021, 0(4): 102-106.
[9]	李飞宇, 崔红梅, 苏宏杰, 王念富, 马志鹏. 基于模态频率的风力机叶片覆冰检测方法[J]. 复合材料科学与工程, 2021, 0(2): 19-23.
[10]	王玉鑫, 郝彤星, 宋昊, 卢翔. 湿热环境对含板芯脱胶复合材料蜂窝板固有频率的影响[J]. 复合材料科学与工程, 2021, 0(2): 54-64.
[11]	苏君, 孔琳, 夏志平. 温度和圆孔缺陷对层合板线性屈曲特性的影响分析[J]. 复合材料科学与工程, 2021, 0(2): 77-83.
[12]	杨钧超, 邹鹏, 邓凡臣, 柴亚南, 熊美蓉. 铺层和尺寸对含孔复材层板拉伸性能的影响[J]. 复合材料科学与工程, 2021, 0(11): 5-11.
[13]	刘礼平, 连波, 朱学明, 周长庚, 夏平锋. 不同钻尖几何角度平前刀面麻花钻对CFRP制孔的影响[J]. 复合材料科学与工程, 2021, 0(10): 74-82.
[14]	王帅培, 倪凯强. 基于参数化方法的层合板单钉连接结构承载特性研究[J]. 复合材料科学与工程, 2020, 0(9): 37-41.
[15]	臧晓蕾, 殷奇, 梁海啸. 碳纤维复合材料地铁车顶板固有频率概率分析[J]. 复合材料科学与工程, 2020, 0(8): 18-24.