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曲壁蜂窝夹层悬臂板的振动特性研究

         
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蜂窝结构作为一种多孔材料具有轻质、高强度、高刚度的优点,兼具隔声降噪、隔热等优良性能,被广泛应用于交通运输、航空航天等领域.传统直壁蜂窝在受力后容易出现应力集中的问题,这将导致蜂窝夹层产生裂纹破坏,缩短夹层板的使用寿命.针对此问题本文设计了一种以圆弧曲壁蜂窝作为芯层的蜂窝夹层板,基于单位载荷法推导了蜂窝芯的等效参数,建立曲壁蜂窝夹层板的动力学模型,利用Chebyshev-Ritz方法求解悬臂边界下曲壁蜂窝夹层板的固有频率,并用有限元方法进行对比验证,发现前5阶固有频率的误差均在5%以内,每阶固有频率对应的振型一致.通过3D打印聚乳酸(PLA)制备了曲壁蜂窝夹层板,使用万能试验机对PLA拉伸试件进行准静态拉伸测定了打印材料的杨氏模量,搭建振动试验平台对制备的曲壁蜂窝夹层板进行正弦扫频试验、定频谐波驻留试验和冲击试验.对比发现3D打印模型振动试验获得的前5阶固有频率与理论模型和有限元模型的计算结果三者一致,试验发现曲壁蜂窝芯在特定频段内具有一定的抗冲击性能.研究结果将为曲壁蜂窝在振动和隔振方面的应用提供理论支持.

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