復合材料作為新型材料,具有重量輕、比強度和比剛度高、抗疲勞、耐腐蝕以及易加工等特點,艦船應用復合材料層合板具備一系列優(yōu)勢。為滿足設備安裝、增加通道和減輕重量等需求,通常需對艦船板殼結構進行開口,而開口的形狀隨著實際需求而變化。研究具有開口的復合材料層合板的振動與聲輻射特性,對指導此類結構在艦船上的應用具有一定的參考意義。本文首先對含有開口的不同形狀復合材料層合板的自由振動特性進行研究�；谝浑A剪切變形理論描述開口層合板的振動,推導層合板的能量方程。采用線性均勻分布的平動與轉動彈簧來模擬復雜邊界,將彈簧的彈性勢能引入到開口層合板的勢能方程中�；赗ayleigh-Ritz法,運用改進的傅立葉級數(shù)為假定振型函數(shù),推導出可以適用于不同形狀、開口和不同邊界的板的振動能量方程,通過對能量泛函求極值得到開口板的剛度矩陣與質量矩陣。求解特征值矩陣,得到層合板自由振動的固有頻率與模態(tài)。給出了多種不同形狀的開口層合板固有頻率計算結果,并與有限元結果以及參考文獻結果進行對比,驗證了本文理論模型的正確性以及方法的普適性,并討論了開口參數(shù)對層合板固有頻率的影響。在自由振動的基礎上,研究了開口層合板受迫振動與功... 

【文章來源】：華中科技大學湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

含圓口的矩形層合板有限元模型

（6a） （6b）圖 2.4 SSSS 邊界梯形層合板前 6 階模態(tài)云圖，（a）理論解，（b）FEM圖 2.4 中可以明顯地看出，理論解與數(shù)值解的各階模態(tài)云圖均吻合良好文方法對各種形狀層合板的振動求解都具有良好的準確性�？趨�(shù)研究小節(jié)以含方口的圓形層合板為例，研究開口的大小、位置及邊界參數(shù)對特性的影響。模型的材料參數(shù)如下：彈性模量比為 E1/E2=20，剪切3=0.5E2，G23=0.33E2，泊松比為12 0.25,密度為3 1770Kg/m，鋪層]s，板厚為 h=0.1m。圓板的半徑為 r0=1m，圓心位置（x0，y0），并設 x0長為 a，方口左下角點的位置為（al，bl）。在固支外邊界下，開口大小頻率的影響見表 2.6 和圖 2.5。 2.6 開口大小對含方口圓形層合板的前 6 階固有頻率的影響，CCCC（單位：Hz

al/r0=0.2 al/r0=0.3 al/r0=0.4 al/r0=0.5 al/r0=0.6 al/r0=0.7 al/r0=0.8250300350率頻(a)al/r0=0.2 al/r0=0.3 al/r0=0.4 al/r0=0.5 al/r0=0.6 al/r0=0.7 al/r0=0.8150200250率頻(b)(a) CCCC (b) SSSS圖 2.6 含方口圓形層合板前 4 階固有頻率隨開口位置的變化（a/r0=0.4）圖 2.7 給出了 a/r0=0.7 時模型的模態(tài)云圖，可以看出理論解與有限元解吻合良好1st(本文) 2nd(本文) 3rd(本文)

【參考文獻】：
期刊論文
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[3]基于能量泛函的開口矩形板自由振動特性分析[J]. 李凱,何書韜,吳國民,毛藝達,李天勻.  振動與沖擊. 2017(11)
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博士論文
[1]任意邊界和耦合條件下復合材料層合結構動力學性能分析[D]. 邵東.哈爾濱工程大學 2017
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[3]層合板殼振動和聲輻射預測方法[D]. 曹雄濤.上海交通大學 2012
[4]蜂窩夾層結構復合材料的聲振特性研究[D]. 王盛春.重慶大學 2011
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碩士論文
[1]復合材料懸臂層合板振動特性研究[D]. 楊亞柳.哈爾濱工程大學 2018
[2]纖維增強復合材料層合板振動參數(shù)優(yōu)化方法研究[D]. 尹先桃.南京航空航天大學 2016
[3]層合板結構聲振特性及聲輻射最小化優(yōu)化分析[D]. 林志明.南昌航空大學 2015
[4]復合材料板結構振動問題的Hamilton求解方法[D]. 李玄.南昌航空大學 2015
[5]碳纖維復合材料隔聲特性分析與優(yōu)化[D]. 張喆.大連理工大學 2015
[6]纖維增強復合材料層合板振動響應分析與優(yōu)化[D]. 胥小強.南京航空航天大學 2015
[7]復合材料層合板聲輻射特性分析與測量[D]. 原海朋.南昌航空大學 2014
[8]層合板聲振特性分析及PVDF模態(tài)傳感器設計[D]. 趙龍勝.南昌航空大學 2014
[9]一種基于周期結構的復合材料的聲學特性分析[D]. 張靜謐.大連理工大學 2014
[10]復合材料層合板動力學建模與振動特性的研究[D]. 陳汐.蘇州大學 2014



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