[發(fā)明專利]一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板高溫動(dòng)力學(xué)性能退化分析方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910446358.X
• 申請(qǐng)日: 2019-05-27
• 公開（公告）號(hào): CN110133101B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李暉;張?bào)w南;王東升;劉洋;任旭輝;王子恒;王朝陽;聞邦椿
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N29/04
• 分類號(hào): G01N29/04;G01N29/12
• 代理公司: 沈陽優(yōu)普達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 陳曦

本發(fā)明的一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板高溫動(dòng)力學(xué)性能退化分析方法，提出了通過材料參數(shù)對(duì)不同時(shí)間和溫度下的纖維增強(qiáng)復(fù)合薄板固有頻率、振動(dòng)響應(yīng)和阻尼特性進(jìn)行計(jì)算，并預(yù)測(cè)確定具體材料參數(shù)，動(dòng)力學(xué)性能退化分析更加準(zhǔn)確。該方法能夠得到復(fù)合材料板在不同溫度條件下和退化時(shí)間點(diǎn)的彈性模量值；能夠得到復(fù)合材料板在不同溫度條件下退化時(shí)間點(diǎn)的固有頻率、振動(dòng)響應(yīng)和阻尼特性；能夠預(yù)測(cè)復(fù)合材料板不同溫度條件下退化時(shí)間點(diǎn)固有頻率、振動(dòng)響應(yīng)和阻尼特性；能夠?qū)?fù)合材料板在不同溫度條件下退化時(shí)間點(diǎn)的固有頻率、振動(dòng)響應(yīng)和阻尼特性進(jìn)行退化規(guī)律分析。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于振動(dòng)測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板高溫動(dòng)力學(xué)性能退化分析方法。

背景技術(shù)

纖維增強(qiáng)復(fù)合材料隨著使用目的不同，面臨著許多惡劣的環(huán)境，在熱環(huán)境中，從靜態(tài)方面來講，高溫會(huì)讓纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的樹脂基體產(chǎn)生一定程度的融化，降低了纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的力學(xué)性能；從動(dòng)力學(xué)方面來講，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料長(zhǎng)時(shí)間處于振動(dòng)過程中，高溫對(duì)于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的動(dòng)力學(xué)參數(shù)影響也很大，這些參數(shù)的變化體現(xiàn)了纖維增強(qiáng)復(fù)合材料動(dòng)力學(xué)性能的變化。

熱環(huán)境下纖維增強(qiáng)復(fù)合材料振動(dòng)過程中隨時(shí)間延長(zhǎng)受到熱應(yīng)力等許多因素的影響，導(dǎo)致其動(dòng)力學(xué)性能的分析與研究非常復(fù)雜，為了有效地對(duì)處于熱環(huán)境中振動(dòng)狀態(tài)下的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板高溫動(dòng)力學(xué)性能退化性能進(jìn)行分析，防止動(dòng)力學(xué)性能的變化可能帶來經(jīng)濟(jì)損失，甚至生命危險(xiǎn)，需要研究一種考慮退化時(shí)間影響的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板高溫動(dòng)力學(xué)性能退化分析方法，進(jìn)而掌握纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板在不同時(shí)間下的高溫動(dòng)力學(xué)性能退化行為。

目前，人們?cè)诮Y(jié)構(gòu)力學(xué)性能退化分析上有一定的研究，并且設(shè)計(jì)了一些性能分析的發(fā)明裝置，但是對(duì)長(zhǎng)時(shí)間下高溫環(huán)境中性能退化情況和機(jī)理研究還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。發(fā)明專利申請(qǐng)CN201610136424.X中利用粒子群算法訓(xùn)練樣本，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)性能退化趨勢(shì)預(yù)測(cè)，但并未對(duì)動(dòng)力學(xué)性能退化的情況進(jìn)行評(píng)估，只是對(duì)噪聲數(shù)據(jù)進(jìn)行了監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)。發(fā)明專利申請(qǐng)CN201710162193.4公開了一種基于性能退化數(shù)據(jù)的導(dǎo)彈部件可靠性分析方法。但只是對(duì)可靠性分析概率估計(jì)過程進(jìn)行說明，對(duì)于導(dǎo)彈部件進(jìn)行可靠性分析時(shí)的具體指標(biāo)沒有說明，也沒有說明動(dòng)力學(xué)性能的退化規(guī)律。發(fā)明專利申請(qǐng)CN201610891349.8公開一種關(guān)節(jié)精密軸系剛度和摩擦力矩性能退化試驗(yàn)裝置，但是該發(fā)明只用于測(cè)量軸系靜態(tài)剛度，沒有考慮軸系在工作時(shí)的動(dòng)態(tài)載荷激勵(lì)過程，也沒有確定動(dòng)態(tài)指標(biāo)，并依托該指標(biāo)進(jìn)行性能退化評(píng)估。發(fā)明專利申請(qǐng)CN201510672088.6提供了一種高Nb型GH4169合金長(zhǎng)期時(shí)效性能退化的預(yù)測(cè)方法，可應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域高Nb型GH4169合金熱端部件長(zhǎng)期時(shí)效過程中性能預(yù)測(cè)，但該發(fā)明只是對(duì)硬度值進(jìn)行了表征，并未考慮長(zhǎng)期時(shí)效性能受到振動(dòng)、沖擊等動(dòng)態(tài)載荷的影響。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板高溫動(dòng)力學(xué)性能退化分析方法，同時(shí)考慮環(huán)境溫度和退化時(shí)間對(duì)材料參數(shù)的影響，通過材料參數(shù)對(duì)不同時(shí)間和溫度下的纖維增強(qiáng)復(fù)合板的固有頻率、振動(dòng)響應(yīng)和阻尼特性進(jìn)行計(jì)算，并預(yù)測(cè)確定具體材料參數(shù)，動(dòng)力學(xué)性能退化分析更加準(zhǔn)確。

本發(fā)明提供一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板高溫動(dòng)力學(xué)性能退化分析方法，包括如下步驟：

步驟1：選取纖維增強(qiáng)復(fù)合板的樣板，確定樣板的尺寸參數(shù)和材料參數(shù)；

步驟2：搭建熱環(huán)境下振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，并利用搭建好的測(cè)試系統(tǒng)，測(cè)試樣板常溫下的固有頻率、振動(dòng)響應(yīng)和阻尼特性；

步驟3：建立熱環(huán)境下樣板的振動(dòng)特性理論模型，并計(jì)算理論固有頻率、理論振動(dòng)響應(yīng)和理論阻尼特性；

步驟4：基于樣板在常溫下測(cè)試獲得的固有頻率、振動(dòng)響應(yīng)和阻尼特性修正振動(dòng)特性理論模型，在理論模型中微調(diào)樣板的尺寸參數(shù)和材料參數(shù)重新進(jìn)行計(jì)算，直到常溫實(shí)測(cè)結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果滿足誤差要求；