复合材料夹层板面芯开裂损伤振动分析

"这篇论文是2005年由白瑞祥、张志峰和陈浩然在《吉林大学学报(工学版)》第35卷第2期发表的，属于工程技术领域的学术论文，得到了辽宁省博士启动基金的资助。文章主要探讨了含面芯开裂损伤复合材料夹层板的自由振动问题，采用Zig-Zag变形假定和Mindlin一阶剪切理论进行有限元分析。" 在这篇论文中，研究人员深入研究了复合材料夹层板在面板和芯体存在开裂损伤情况下的自由振动特性。他们基于Zig-Zag变形假定，这是一种常用于考虑层合板局部弯曲和扭转效应的方法，以及Mindlin的一阶剪切理论，该理论考虑了板的局部弯曲和剪切变形，来构建分析模型。 为了精确模拟夹层板因开裂产生的复杂变形，论文作者分别对上下两层面板和芯体设置了3个独立坐标系，并将这三个部分的转角作为独立变量。同时，他们考虑到面芯开裂的特点，将整个结构划分为上、下子板和基板三个部分。通过开裂前缘位移连续条件，他们建立了面芯开裂损伤的分析模型，这对于理解和预测复合材料结构的动态响应至关重要。 接下来，论文中推导出了包含损伤的复合材料夹层板各部分的刚度矩阵和质量矩阵，这是通过上述变形假定和损伤模型实现的。然后，利用子空间迭代法求解了夹层板的固有频率，这种方法在大型结构动力学分析中常用，能有效计算结构的自然振动频率。 通过对参数的讨论，作者发现大面积的开裂会导致结构频率显著降低，表明结构的稳定性受到严重影响。不同形状的开裂损伤对夹层板的各阶固有频率影响不同，说明开裂形态对结构性能有显著影响。此外，他们还指出适当的面板铺设方式可以提高结构的固有频率，而增加面板厚度则能大幅度提升夹层板的固有频率，这为优化设计提供了指导。 关键词涵盖了航空器结构力学、复合材料夹层板、面芯开裂损伤、有限元分析、自由振动以及Zig-Zag变形假定，表明了研究的针对性和应用领域。此研究对于理解复合材料结构在实际应用中的动力学行为，特别是在航空航天领域，具有重要的理论和实践价值。