复材结构刚度与隔声量的计算及参数优化

发布时间：2024-04-08 21:37

　　论文旨在满足结构刚度指标的前提下最大程度地提高复合材料(以下简称"复材")结构的隔声性能。首先针对复材结构进行刚度分析,在铺层数和铺层比例不变的前提下,分析不同铺层构型对结构刚度的影响。然后利用统计能量分析法,确定铺层角度对结构隔声性能的影响,并与试验结果进行对比验证模型的有效性。最后以铺设在复材壁板上的隔音棉厚度和密度为两个优化参数,分析不同厚度和密度的隔音棉的插入损失,并进行参数最优化分析,寻找最佳组合方式。得出结论:不同铺设角度顺序对复材整体结构的弯曲刚度和吻合效应频率有影响,在相同尺寸和边界条件下,构型1屈曲稳定性承载能力较强,隔声效果最好,铺层方式最优;隔音棉密度对插入损失影响较小,而隔音棉厚度对插入损失影响较大。论文选取的隔音棉密度和厚度已经使壁板、隔音棉及内饰板的组合结构隔声量达到了收敛状态,是最优化的组合设计。

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【部分图文】：

图1单层碳纤维环氧树脂复材结构组合示意图

复材指纤维与基体材料的混合物，形成的配置使两种组分中某些最佳特性加以结合。复材的构建单元为铺层或单层片，可对不同方向和材料的铺层进行组合，形成层压板，在飞机机身结构中常使用的复材结构组合为碳纤维和环氧树脂或酚醛树脂等[11]。铺层或单层片可以看成一个各向同性材料即树脂与碳纤维的组....

图2单层铺层坐标系转换示意图

其中，zk为沿z方向的第k层单向铺层中心面与底面的距离，见图3；(?Qij)k是第k层单向铺层的刚度；Aij、Dij、Bij分别为层压板的拉伸刚度、弯曲刚度、拉伸-弯曲耦合刚度矩阵系数。图3板结构纤维铺层示意图

图3板结构纤维铺层示意图

图2单层铺层坐标系转换示意图1.2复材平板结构声振分析

图4单向铺层(0?,±45?)和不同铺层构型的复材整体结构弯曲刚度参数

图4给出了单向铺层(0?,±45?)和不同铺层构型的复材整体结构弯曲刚度在极坐标下的分布。可以看出，(0?,±45?)的单向铺层弯曲刚度分布量级一致；不同铺设角度顺序对复材整体结构的弯曲刚度有影响。图5给出了不同铺层构型的复材整体结构弯曲刚度矩阵系数D11、D12、D22、D16....

本文编号：3948850