基于模态柔度的复合材料梁层间损伤定量识别技术研究

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1、万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得云洼王些太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位敝储繇于湛卉签字眦20＆年7胁日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解丞洼王些太堂有关保留、使用学位论文的规定。特授权玉洼王些太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫

2、描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：于湛卉导师繇．移滚签字日期：历Ⅳ年f月2口日签字日期：出矿年f月咖日万方数据学位论文的主要创新点呲v帆2m7舢-5㈣7㈣0岫5眦3帅一、本文探究一种有效的基于振动曲率模态定量检测复合材料层间损伤的方法。通过对复合材料结构模态参数的变化分析，可以准确检测出损伤程度以及损伤的位置等。二、将模态柔度曲率改变率法与有限元分析和振动实验中的锤击法相结合，计算出单元节点模态柔度曲率改变率MFCI

3、的值，进而能准确检测出复合材料梁的层间损伤程度以及损伤的位置。万方数据摘要由于复合材料具有比强度大、比刚度高、抗疲劳性能好等特点，因此在航空、航天等领域己被广泛应用。对复合材料结构的无损检测，己成为促进航空、航天工业发展，实现质量控制，保证航空结构安全使用的关键。本文为了研究模态柔度曲率改变率法对复合材料梁层间损伤的检测，主要研究内容有以下几点：(1)探究一种有效的基于振动曲率模态定量检测复合材料层间损伤的方法。该方法通过检测复合材料结构振动响应和动力参数的变化，将无损伤结构单元的动力参数与有损伤结构进行比较，当复合材料损伤时其

4、模态参数会因结构损伤而发生变化，其柔度必然会随之增加，通过这些参数变化检测出损伤大小以及损伤位置等。(2)在有限元分析上，应用有限元软件ABAQUS6．10模拟出有损伤和无损伤复合材料梁的固有频率和各单元振型位移值并计算出模态柔度曲率改变率(MFCI)值，进而检测出复合材料梁损伤位置。以检测含不同分层损伤的复合材料简支梁为算例，结果表明损伤单元MFCI的值分别为2．5950，1．0434，0．3692，明显高于各无损伤单元MFCI的平均值0．0070，并且它所对应的横坐标的值反映出损伤位置，发生突变单元的间距反映出损伤的大小，它

5、们MFCI的值不同可以间接反映出损伤的程度不同，并发生在不同的层上。(3)在实验方法上，利用锤击法测量计算出复合材料梁的前三阶固有频率和加速度幅值，并利用频谱转换法将加速度幅值转换成振型位移幅值，计算出复合材料梁的模态柔度曲率改变率(MFCI)值。实验结果表明损伤单元MFCI的值5．2006明显高于各无损伤单元MFCI的平均值0．7205，并且它所对应的横坐标的值反映出损伤位置，发生突变单元的间距反映出损伤的大小：三个不同层上损伤MFCI的值分别为5．2006、5．9828、6．8830，可以间接反映出损伤发生在不同的层间位置上

6、。多损伤的情况下，损伤MFCI的平均值为1．192也能识别出损伤位置，但比单损伤MFCI的平均值5．294小很多，说明复合多损伤互相干扰，消弱了损伤识别的效率。最后通过有限元分析和实验结果的对比从理论和实际两个角度证明了模态柔度曲率改变率法对判断含分层损伤的复合材料梁有显著效果。关键词：复合材料梁模态柔度曲率改变率分层损伤有限元实验万方数据AbstractCompositesarewidelyusedinaviation，aerospaceandotherfields，becauseofitshighspecificstreng

7、th，specificstiffnesscharacteristics，highantifatigueperfolllnance．Nondestructivetestingofcompositestructureshasbecomethepromotionofaviation．aerospaceindustrydevelopmentandtheimplementationofqualitycontroltoensurethesafeuse·Inordertodetectthedamageforcompositerateofcha

8、ngeofmodalflexibilitycurvature，thepaperusedthefiniteelementanalysisandexperimentalmethodofdelaminatedcompositebeams．Themaincontents