冯勇明， 周　丽， 杨建元， 袁晚春

(1.北京航空工程技术研究中心，北京　100076； 2.南京航空航天大学 机械结构力学及控制国家重点实验室，南京　210016)



复合材料梁结构应力波传播特性研究

冯勇明1,2， 周丽2， 杨建元1， 袁晚春2

(1.北京航空工程技术研究中心，北京100076； 2.南京航空航天大学 机械结构力学及控制国家重点实验室，南京210016)

摘要：基于铁木辛柯梁理论，研究含半无限大分层复合材料梁结构中波的反射与透射。考虑表面无接触压力(张开分层)及表面完全接触(闭合分层)两种极端分层条件，对单向复合材料梁建模导出反射与透射矩阵，计算能量反射与透射系数。数值结果表明，能量反射与透射系数同随波频率及分层位置变化，能量传输遵循守恒定律。研究各模态能量分配，描述前两阶弯曲波及第一阶膨胀波间模态转换关系；通过有限元仿真验证该理论分析的正确性。

关键词：分层；反射与透射；能量传输；能量分配

分层作为复合材料最易出现的损伤形式，不仅会导致刚度下降，且会影响结构承载能力、完整性、振动特性及稳定性，从而导致结构失效。文献[1-2]分析含分层及不均质梁结构的振动问题，但仅限于含分层梁的振动特性(如固有频率、振型)。研究表明，分层损伤引起的前几阶固有频率及模态参数改变不敏感。当瞬态波在含分层梁结构中传播时[3-4]，由损伤区域产生的反、透射波会携带损伤诸多本质属性。文献[5-6]研究弯曲波在分层梁中的传播，因分层引起总体弯曲刚度下降，分层区域弯曲波波速也会减小。……