17、复合材料板振动特性及智能阻尼处理的研究与分析

复合材料板振动特性及智能阻尼处理的研究与分析

在工程领域，结构的振动特性研究至关重要，尤其是对于复合材料板和智能结构的振动分析。本文将围绕复合材料板的横向振动特性实验研究以及智能阻尼处理的有限元建模展开，深入探讨相关技术和方法。

1. 复合材料板横向振动特性研究

1.1 研究背景与动机

在工程应用中，如航空航天和电子工业，板结构被广泛使用。过去近两个世纪，对经典板振动的研究众多，分析方法主要分为解析法、数值法和实验法。然而，解析法有局限性，数值法处理数据量大且计算时间长，传统实验法存在不规则模式形状估计和耗时的问题。因此，需要更快速、全场配置的实验技术。

1.2 层合方板的振动特性

传统结构有多种能量耗散源，但在空间应用中，由于缺乏周围流体或气体，气动阻尼基本为零。使用复合材料时，通常需使用粘结接头，这会降低结构阻尼，使材料阻尼更为重要。复合材料的内部阻尼主要源于基体的微塑性或粘弹性现象以及基体与增强体界面的相对滑动。其内部阻尼受基体和增强体的性能、比例等多种因素影响。

模式形状表征了板在振动载荷下的行为，由扬声器施加加载。研究发现，复合材料板的共振频率和模式形状随厚度增加而增加，随主要尺寸减小而减小。

1.3 用电子散斑干涉法（ESPI）确定振动模式

ESPI 光学系统用于进行复合材料板的面外振动测量，确定共振频率和模式形状。实验使用边缘自由的复合材料板以获得理想边界条件。ESPI 采用 He - Ne 激光作为相干光源，其工作原理如下：
1. 激光束分裂为两束，一束作为物体光束照亮物体，另一束作为参考光束。
2. 参考光束与物体和摄像机的视线相交