基于模態(tài)柔度的復(fù)合材料梁層間損傷定量識別技術(shù)研究.pdf

1、由于復(fù)合材料具有比強(qiáng)度大、比剛度高、抗疲勞性能好等特點(diǎn)，因此在航空、航天等領(lǐng)域已被廣泛應(yīng)用。對復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的無損檢測，已成為促進(jìn)航空、航天工業(yè)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量控制，保證航空結(jié)構(gòu)安全使用的關(guān)鍵。本文為了研究模態(tài)柔度曲率改變率法對復(fù)合材料梁層間損傷的檢測，主要研究內(nèi)容有以下幾點(diǎn):
　　(1)探究一種有效的基于振動(dòng)曲率模態(tài)定量檢測復(fù)合材料層間損傷的方法。該方法通過檢測復(fù)合材料結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)和動(dòng)力參數(shù)的變化，將無損傷結(jié)構(gòu)單元的動(dòng)力參數(shù)與有損傷

2、結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，當(dāng)復(fù)合材料損傷時(shí)其模態(tài)參數(shù)會因結(jié)構(gòu)損傷而發(fā)生變化，其柔度必然會隨之增加，通過這些參數(shù)變化檢測出損傷大小以及損傷位置等。
　　(2)在有限元分析上，應(yīng)用有限元軟件ABAQUS6.10模擬出有損傷和無損傷復(fù)合材料梁的固有頻率和各單元振型位移值并計(jì)算出模態(tài)柔度曲率改變率(MFCI)值，進(jìn)而檢測出復(fù)合材料梁損傷位置。以檢測含不同分層損傷的復(fù)合材料簡支梁為算例，結(jié)果表明損傷單元MFCI的值分別為2.5950，1.0434，0.

3、3692，明顯高于各無損傷單元MFCI的平均值0.0070，并且它所對應(yīng)的橫坐標(biāo)的值反映出損傷位置，發(fā)生突變單元的間距反映出損傷的大小，它們MFCI的值不同可以間接反映出損傷的程度不同，并發(fā)生在不同的層上。
　　(3)在實(shí)驗(yàn)方法上，利用錘擊法測量計(jì)算出復(fù)合材料梁的前三階固有頻率和加速度幅值，并利用頻譜轉(zhuǎn)換法將加速度幅值轉(zhuǎn)換成振型位移幅值，計(jì)算出復(fù)合材料梁的模態(tài)柔度曲率改變率(MFCI)值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明損傷單元MFCI的值5.200

4、6明顯高于各無損傷單元MFCI的平均值0.7205，并且它所對應(yīng)的橫坐標(biāo)的值反映出損傷位置，發(fā)生突變單元的間距反映出損傷的大小;三個(gè)不同層上損傷MFCI的值分別為5.2006、5.9828、6.8830，可以間接反映出損傷發(fā)生在不同的層間位置上。多損傷的情況下，損傷MFCI的平均值為1.192也能識別出損傷位置，但比單損傷MFCI的平均值5.294小很多，說明復(fù)合多損傷互相干擾，消弱了損傷識別的效率。最后通過有限元分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對比從