纤维增强复合材料动态性能参数的识别方法

      构造了一种纤维增强复合材料等效动态性能本构模型。根据经典层板理论分别推导出了显含弹性常数和显含阻尼系数的纤维增强复合材料层板的刚度矩阵和等效阻尼矩阵。利用模态试验方法，得出了弹性常数、等效阻尼系数与层板振动模态之间的显式关系。通过识别本构方程中的等效阻尼系数，可以方便地推导出任意铺层数和任意铺层角度下层板的等效阻尼矩阵。算例分析表明，利用此方法识别出的弹性常数和等效阻尼能够满足工程精度要求。

      由于复合材料具有高比强度、高比刚度、质量轻、可设计性能好等优点，近年来在航空航天、能源、建筑、机械、化工等领域日益得到广泛应用。

      进行复合材料结构动态设计首先必须了解复合材料结构的动态力学性能。弹性常数和等效阻尼是复合材料结构最基本的动态性能参数指标。弹性常数是复合材料结构模态分析所需要的关键参数；等效阻尼则对结构的振动控制、噪声抑制以及结构的疲劳寿命具有显著的影响。因此，快速、准确地评价复合材料结构的动态性能参数对结构的动态特性分析与评估具有十分重要的意义。

      获得复合材料弹性常数的方法有试验方法和细观力学方法。国内外学者在细观力学方法方面开展了大量的工作[1-3]，但细观力学方法很难全面考虑复合材料构件的制造工艺、残余热应力等复杂因素的影响，计算出来的弹性常数仍然无法很好地满足工程精度要求。因此，复合材料弹性矩阵主要依靠试验方法来测定。

      通常采用单向环试件或单向薄平板试件的静力学试验测定弹性常数，此外，还有超声波测定，直接测试（又称一次测试）等方法。静力试验的试件端部必须做加固处理，还必须针对试验设计特殊的夹具，试验前期准备工作较繁杂，试验成本相对较高。

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