基于频率值理论模型的碳纤维复合材料层压板振动特性研究

刊名：Composite Structures（英）

刊期：2015年第5期

作者：R.Capozucca

编译：苗志慧

通过试验和理论分析的方法，分别阐述了带有开槽和完好的碳纤维复合材料（CFRP）在自由振动下的表现。碳纤维复合材料层压样本通过使用机械装置来模拟关键点对简支叠层梁边缘的影响。本文结合受损CFRP层板的动态测试结果和自然频率波动值，并对两者进行关联，最后得到频率响应函数（FRFS）的包迹。假设作用在凹口轴线方向上有一个柔性旋转力，基于该假设，提出一个理论模型来描述CFRP层压板损伤水平，以分析研究受损CFRP层压体的振动特性。比较理论频率值与通过测试和有限元分析获得的频率值。在获得频率值数据的基础上，对理论模型的可用性进行了讨论。

在试验室内，对简单试验样本不同位置的双矩形槽层板进行测试，采用频率值现论模型（假设在凹口轴线方向上存在一个柔性旋转铰链）分析未损坏和损坏CFRP层板的振动情况。

研究表明，根据CFRP层板的自由振动试验结果去评估CFRP层压板损伤状态是非常有用的。试验测试表明，简支叠层梁样可通过完好状态值和损伤程度以及不同的损伤位置来获得减小的振动频率值。这些值在可测量范围（4%～11%）内波动。

本文所提出的频率值理论模型对受损CFRP层压体的分析是有帮助的，因为该模型可对层压板由于开槽导致的每个刚度降低值做详细分析。