項目類別：國家自然基金青年基金
項目編號：NSFC51303131
參與人員：王瑞，王春紅，張淑潔，李婷婷
起止日期：2014.1-2016.12
項目以形狀記憶合金細(xì)絲作為復(fù)合材料的內(nèi)植增強(qiáng)材料，高性能纖維作為紗線外層的復(fù)合紗線，從復(fù)合材料細(xì)觀結(jié)構(gòu)的動力學(xué)性能入手，建立關(guān)于復(fù)合材料單胞的纖維-紗線-織物的多尺度有限元模型；利用應(yīng)變能損耗和有限元仿真技術(shù)，求出單胞的等效阻尼系數(shù)。找出紗線、織物結(jié)構(gòu)與復(fù)合材料結(jié)構(gòu)振動性能的關(guān)系，并自主搭建了力錘沖擊與風(fēng)洞激勵型復(fù)合材料懸臂板振動測試系統(tǒng)，通過信號采集與快速傅里葉變換技術(shù)，采集了不同沖擊力下復(fù)合材料懸臂板的自由振動以及風(fēng)振實(shí)驗中振頻、阻尼的特征，討論了復(fù)合材料懸臂板在自由阻尼振動以及受迫振動下的振動特征。結(jié)合應(yīng)變能損耗模型，得到如下結(jié)論，對阻尼耗能材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計，如航天器的減振設(shè)計提供指導(dǎo)：(1) 基于阻尼耗能材料的減振設(shè)計，阻尼材料整體連續(xù)，分布規(guī)律性不均能夠顯著分散動態(tài)載荷，形成良好的耗能，對于風(fēng)振作用尤其顯著。(2) 材料切應(yīng)力方向上的阻尼較正應(yīng)力方向更顯著提升結(jié)構(gòu)整體的振動耗能特性；(3) 內(nèi)植的預(yù)應(yīng)力能夠顯著控制結(jié)構(gòu)振動振型，降低振幅；（4）形狀記憶合金植入復(fù)合材料內(nèi)部有效的方式是植入阻尼特性不同的相鄰單元之間，對其進(jìn)行鉚合。另外，項目基于復(fù)合材料內(nèi)部應(yīng)變能理論，對具有良好阻尼結(jié)構(gòu)的天然復(fù)合材料蜂窩、核桃殼和竹子結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，分別對之進(jìn)行建模分析，得到系列結(jié)論。
關(guān)鍵詞：形狀記憶合金，織物復(fù)合材料，應(yīng)變能損耗，振動控制