悬臂纤维金属复合薄板固有特性分析及验证

doi:10.12068/j.issn.1005-3026.2018.12.013

东北大学学报:自然科学版 ›› 2018, Vol. 39 ›› Issue (12): 1737-1742.DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2018.12.013

悬臂纤维金属复合薄板固有特性分析及验证

许卓，李晖，薛鹏程，闻邦椿

(东北大学机械工程与自动化学院，辽宁沈阳110819)

收稿日期:2017-04-29 修回日期:2017-04-29 出版日期:2018-12-15 发布日期:2018-12-19
通讯作者: 许卓
作者简介:许卓(1986-)，男，吉林省吉林市人，东北大学博士研究生；闻邦椿(1930-)，男，浙江温岭人，东北大学教授，博士生导师，中国科学院院士.冯明杰(1971-)，男，河南禹州人，东北大学副教授; 王恩刚(1962-)，男，辽宁沈阳人，东北大学教授，博士生导师.
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(51171041).国家自然科学基金资助项目(51505070); 中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(N150304011); 国家重大科学仪器设备开发专项(2013YQ470765).

Natural Characteristics Analysis and Validation of Fiber Metal Laminates Thin Plates Under Cantilever Boundary

XU Zhuo， LI Hui， XUE Peng-cheng， WEN Bang-chun

School of Mechanical Engineering & Automation， Northeastern University， Shenyang 110819， China.

Received:2017-04-29 Revised:2017-04-29 Online:2018-12-15 Published:2018-12-19
Contact: XU Zhuo
About author:-
Supported by:
-

摘要/Abstract

摘要： 通过理论与实践相结合的方式，对悬臂边界下纤维金属复合薄板固有特性进行了分析与验证.针对所研究复合薄板的结构特点，基于复合材料力学和经典层合板理论进行建模，利用正交多项式法求解其固有特性并提出计算流程，搭建相应试验系统，以TA2/TC500纤维金属复合薄板为研究对象进行测试.结果表明，提出的计算方法所获得固有频率的结果与试验测试结果间的误差在1.2%~4.7%之间，对应模态振型的变化规律也完全一致，验证了所提方法的正确性.

关键词: 纤维金属复合薄板, 悬臂边界, 正交多项式法, 固有特性

Abstract: The natural characteristics of fiber metal laminates(FMLs)thin plates under cantilever boundary were calculated and validated by combining theory with experiment. According to the structural characteristics of FMLs thin plates， theoretical modeling was carried out based on the mechanics of composite material and classical laminated plate theory. Then， the natural characteristics were solved by using the orthogonal polynomial method. Meanwhile， the calculation processes were proposed. A natural characteristic experiment system of FMLs thin plates was established and the natural characteristics of a TA2/TC500 FMLs thin plate were acquired. It is found that comparing the calculation results of the frequencies with the test ones， the errors are within the range of 1.2% and 4.7%， and the trends of modal shapes are consistent as well， thus the effectiveness of the above method is verified.

Key words: FMLs thin plate, cantilever boundary, orthogonal polynomial method, natural characteristics

中图分类号:

TB535

许卓，李晖，薛鹏程，闻邦椿. 悬臂纤维金属复合薄板固有特性分析及验证[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2018, 39(12): 1737-1742.

XU Zhuo， LI Hui， XUE Peng-cheng， WEN Bang-chun. Natural Characteristics Analysis and Validation of Fiber Metal Laminates Thin Plates Under Cantilever Boundary[J]. Journal of Northeastern University Natural Science, 2018, 39(12): 1737-1742.

参考文献

[1]Sinmazelik T，Avcu E，Bora M ，et al.A review:fibre metal laminates，background，bonding types and applied test methods［J］.Materials & Design，2011，32(7):3671-3685.
[2]Marsh G.Air framers exploit composites in battle for supremacy［J］.Reinforced Plastics，2005，49(3):26-32.
[3]Harras B，Benamar R，White R G.Experimental and theoretical investigation of the linear and non-linear dynamic behaviour of a glare 3 hybrid composite panel［J］.Journal of Sound & Vibration，2002，252(2):281-315.
[4]Botelho E C，Campos A N，Barros E D，et al.Damping behavior of continuous fiber/metal composite materials by the free vibration method［J］.Composites Part B，2005，37(2):255-263.
[5]Shooshtari A，Razavi S.A closed form solution for linear and nonlinear free vibrations of composite and fiber metal laminated rectangular plates［J］.Composite Structures，2010，92(11):2663-2675.
[6]Payeganeh G H，Ghasemi F A，Malekzadeh K.Dynamic response of fiber-metal laminates(FMLs)subjected to low-velocity impact［J］.Thin-Walled Structures，2010，48(1):62-70.
[7]Ghasemi F A，Paknejad R，Fard K M.Effects of geometrical and material parameters on free vibration analysis of fiber metal laminated plates［J］.Mechanics & Industry，2013，14(4):229-238.
[8]Rahimi G H，Gazor M S，Hemmatnezhad M，et al.Free vibration analysis of fiber metal laminate annular plate by state-space based differential quadrature method［J］.Advances in Materials Science & Engineering，2014，2014(3):653-659.
[9]Mahi A，Bedia E A A，Tounsi A.A new hyperbolic shear deformation theory for bending and free vibration analysis of isotropic，functionally graded，sandwich and laminated composite plates［J］.Applied Mathematical Modelling，2015，39(9):2489-2508.
[10]Iriondo J，Aretxabaleta L，Aizpuru A.Characterisation of the elastic and damping properties of traditional FML and FML based on a self-reinforced polypropylene［J］.Composite Structures，2015，131:47-54.
[11]Sayyad A S，Ghugal Y M.On the free vibration analysis of laminated composite and sandwich plates:A review of recent literature with some numerical results［J］.Composite Structures，2015，129:177-201.
[12]廖建.纤维金属层板(FMLs)基本力学性能试验研究［D］.西安:西北工业大学，2007.(Liao Jian.Experimental study on basic mechanical properties of fiber-metal laminate(FMLs)［D］.Xi’an:Northwestern Polytechnical University，2007.)
[13]王时玉.纤维金属层板的制备及力学性能研究［D］.哈尔滨:哈尔滨工业大学，2012.(Wang Shi-yu.Study on the preparation and mechanical properties of fiber-metal laminates［D］.Harbin:Harbin Institute of Technology，2012.)
[14]马玉娥，胡海威，熊晓枫.低速冲击下FMLs、铝板和复合材料的损伤对比［J］.航空学报，2014，35(7):1902-1911.(Ma Yu-e，Hu Hai-wei，Xiong Xiao-feng.Comparison of damage in FMLs，aluminum and composite panels subjected to low-velocity impact［J］.Acta Aeronautica et Astronautica Sinica，2014，35(7):1902-1911.)
[15]李瑞，陈秀华，刘沛禹.Ti-C纤维金属层压板自由振动试验和数值分析［J］.复合材料学报，2016，33(5):1064-1071.(Li Rui，Chen Xiu-hua，Liu Pei-yu.Free vibration test and numerical analysis of Ti-C fiber metal laminate［J］.Acta Materiae Compositae Sinica，2016，33(5):1064-1071.)

悬臂纤维金属复合薄板固有特性分析及验证

Natural Characteristics Analysis and Validation of Fiber Metal Laminates Thin Plates Under Cantilever Boundary

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 11

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	姜世杰，孙明宇，董天阔，陈丕峰. 熔丝加工成型薄板的动力学特性及响应[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2020, 41(5): 673-678.
[2]	宋大凤，高福旺，曾小华，于福康. 混合动力汽车传动系统扭振建模与分析[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2020, 41(5): 679-685.
[3]	马辉，付强，李坤，樊富友. 考虑螺栓连接的吊挂式薄壁柱壳固有特性分析[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2020, 41(5): 686-692.
[4]	孙伟，方自文，刘晓峰. 基于虚拟材料的螺栓联接复合板固有特性建模[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2020, 41(10): 1421-1426.
[5]	李播博，袁惠群，王光定，孙红运. 基于子结构模态综合法的重型牵引车优化设计[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2019, 40(4): 531-537.
[6]	罗忠，张永强，朱云鹏，李朝帅. 薄壁圆锥壳畸变相似模型设计及几何区间确定方法[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2019, 40(11): 1600-1605.
[7]	李晖，吴怀帅，位莎，李政泽. 热振环境下纤维增强悬臂复合薄板的固有特性[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2018, 39(1): 87-92.
[8]	孙伟，刘小舟，王茁，朱明伟. 硬涂层悬臂层合板固有特性的解析分析[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2017, 38(8): 1123-1127.
[9]	李晖，吴怀帅，薛鹏程，闻邦椿. 纤维增强悬臂复合薄板固有特性分析与验证[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2017, 38(12): 1731-1736.
[10]	凌静秀，孙伟，霍军周，邓立营. TBM刀盘系统多自由度耦合固有特性及敏感度[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2015, 36(4): 546-550.
[11]	罗忠，陈广凯，李建章，王菲. 考虑轴承刚度的转子系统动力学相似模型设计[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2015, 36(3): 402-405.