本文關(guān)鍵詞：帶缺陷蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)研究

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【摘要】：隨著航空航天、汽車制造等技術(shù)的迅猛發(fā)展,蜂窩夾層結(jié)構(gòu)輕質(zhì)高強(qiáng)、減震、抗沖擊等諸多顯著優(yōu)勢,使其越來越受設(shè)計者的關(guān)注。但是蜂窩夾層結(jié)構(gòu)在加工和使用過程中會形成各類缺陷,這勢必會影響結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能,所以,對帶缺陷蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究具有十分重要的學(xué)術(shù)意義和工程應(yīng)用價值。振幅波動電子散斑干涉技術(shù)(amplitude-fluctuation electronic speckle pattern interferometry, AF-ESPI)是一種非接觸、高靈敏度、全視場、實(shí)時的光學(xué)測量技術(shù),利用該技術(shù)測量結(jié)構(gòu)在振動時的變形是近年來的研究熱點(diǎn)之一。本文針對無缺陷和帶不同類型缺陷的蜂窩夾層結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,主要內(nèi)容如下：(一)首先從理論上推導(dǎo)了振幅波動電子散斑干涉技術(shù)(AF-ESPI)的測量原理,搭建了AF-ESPI實(shí)驗(yàn)測量系統(tǒng)。同時,根據(jù)第一類零階Bessel函數(shù)特性,給出了反映結(jié)構(gòu)共振模態(tài)的散斑條紋圖位移等值線的計算方法。(二)通過無缺陷薄板試樣的實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果與有限元模擬結(jié)果進(jìn)行對比,驗(yàn)證了AF-ESPI實(shí)驗(yàn)方法的準(zhǔn)確性和可靠性。在此基礎(chǔ)上,利用AF-ESPI實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)對帶邊裂縫矩形懸臂薄板結(jié)構(gòu)進(jìn)行振動特性測量實(shí)驗(yàn),研究裂縫參數(shù)(裂縫長度和裂縫分布位置)對其振動特性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明共振頻率對裂縫參數(shù)較為敏感；整體振型對此不太敏感,但在裂縫附近會出現(xiàn)局部畸變。同時,還研究了裂縫上下表面離面位移值與Ⅲ類應(yīng)力強(qiáng)度因子的關(guān)系。(三)利用AF-ESPI實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)對結(jié)構(gòu)完整和含不同類型損傷缺陷的蜂窩夾層板結(jié)構(gòu)進(jìn)行振動特性測量分析。其中,損傷類型包括沖擊破壞、三點(diǎn)彎受壓破壞以及由沖擊和三點(diǎn)彎壓作用引起的雙重破壞。進(jìn)一步總結(jié)了缺陷類型與振動特性之間存在如下關(guān)系：共振頻率對缺陷的敏感程度較高；振型對此的敏感度較低,僅裂縫附近的位移響應(yīng)會出現(xiàn)畸變或突變；當(dāng)結(jié)構(gòu)物理參數(shù)如質(zhì)量矩陣和剛度矩陣發(fā)生變化時,結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)模態(tài)躍遷現(xiàn)象。最后,利用數(shù)學(xué)矩陣攝動理論分析了實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的模態(tài)躍遷現(xiàn)象,闡述了此類現(xiàn)象的發(fā)生條件。
【關(guān)鍵詞】：蜂窩夾層結(jié)構(gòu) 薄板結(jié)構(gòu) 振動測量 振幅波動電子散斑干涉技術(shù) 模態(tài)躍遷
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.4;TB301
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-19
• 1.1 引言10-12
• 1.2 帶缺陷蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 缺陷分類12
• 1.2.2 帶缺陷蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能的研究進(jìn)展12-15
• 1.3 電子散斑干涉技術(shù)在振動特性測量方面的研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3.1 電子散斑干涉技術(shù)的定義15
• 1.3.2 電子散斑干涉技術(shù)在振動特性測量方面的研究現(xiàn)狀15-17
• 1.4 本文的研究內(nèi)容17-19
• 第二章 振幅波動電子散斑干涉離面振動測量19-28
• 2.1 電子散斑干涉變形測量的基本原理19-23
• 2.1.1 電子散斑干涉離面位移的測量19-20
• 2.1.2 時間平均法電子散斑干涉技術(shù)振動測量20-21
• 2.1.3 圖像相減模式21
• 2.1.4 振幅波動電子散斑干涉技術(shù)振動測量21-23
• 2.2 散斑條紋圖位移等值線的計算方法23-25
• 2.3 振動實(shí)驗(yàn)光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計25
• 2.3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備25
• 2.3.2 實(shí)驗(yàn)光路圖25
• 2.4 振動實(shí)驗(yàn)過程與實(shí)驗(yàn)結(jié)果采集25-27
• 2.5 本章小結(jié)27-28
• 第三章 帶缺陷懸臂矩形薄板的模態(tài)測量與分析28-52
• 3.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和鋁板尺寸參數(shù)28-29
• 3.2 無缺陷鋁板實(shí)驗(yàn)與有限元模擬分析結(jié)果的對比29-31
• 3.3 帶缺陷鋁板結(jié)構(gòu)的數(shù)值模擬31-33
• 3.3.1 裂縫長度變化對模態(tài)的影響32
• 3.3.2 裂縫位置變化對模態(tài)的影響32-33
• 3.4 缺陷對薄板結(jié)構(gòu)的離面振動特性的影響33-46
• 3.4.1 裂縫長度變化對模態(tài)的影響33-39
• 3.4.2 裂縫位置變化對模態(tài)的影響39-46
• 3.5 應(yīng)力強(qiáng)度因子46-49
• 3.6 薄板結(jié)構(gòu)裂縫的識別方法49-51
• 3.6.1 基于共振頻率的識別方法49-50
• 3.6.2 基于振型和節(jié)線變化的識別方法50-51
• 3.7 本章小結(jié)51-52
• 第四章 帶缺陷蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的模態(tài)測量與分析52-73
• 4.1 蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的尺寸參數(shù)52-54
• 4.2 面層厚度變化對模態(tài)的影響54-57
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果54-56
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)分析56-57
• 4.3 三點(diǎn)彎破壞和雙重破壞對模態(tài)的影響57-61
• 4.3.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果57-60
• 4.3.2 實(shí)驗(yàn)分析60-61
• 4.4 沖擊破壞對模態(tài)的影響61-67
• 4.4.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果62-65
• 4.4.2 實(shí)驗(yàn)分析65-67
• 4.5 振動模態(tài)躍遷現(xiàn)象與分析67-72
• 4.5.1 振動模態(tài)躍遷現(xiàn)象67-70
• 4.5.2 振動模態(tài)躍遷的機(jī)理分析70-71
• 4.5.3 振動模態(tài)躍遷對結(jié)構(gòu)分析的影響71-72
• 4.6 本章小結(jié)72-73
• 第五章 總結(jié)與展望73-75
• 5.1 論文主要工作73-74
• 5.2 未來工作展望74-75
• 參考文獻(xiàn)75-79
• 作者簡介79-80
• 致謝80

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