复合材料阻尼结构的设计及优化开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

随着工业的发展，机械设备的噪声及振动已经成为环境污染的主要来源之一。这种噪声和振动不仅使工作、生活环境变得恶劣，对机械设备操作人员身心健康产生危害，同时也会使设备内电子元件失灵甚至失效，严重影响了机械设备运行的稳定性和可靠性，最终可能造成严重的不良后果，因此，需要设计优化有阻尼结构的复合材料并应用在系统中，以降低机械设备的振动及噪声，达到改善人机工作环境，延长机械设备使用寿命，提高系统准确性和稳定性的目的。

复合材料不仅具有高的刚度，其结构功能可设计性也是其广为应用的一个重要原因。具有阻尼结构的复合材料能吸收振动机械能，并将其转化为其他形式的能量(如热能、电能、磁能、声能等)，各类具有阻尼结构的复合材料已广泛应用于导弹、卫星、飞机、舰船、汽车工业等许多领域。在航空航天领域中，阻尼结构用于制造火箭、导弹、喷气机的控制盘、陀螺仪的外壳和设备支架等，减轻了有害振动对电子系统的干扰，在舰船领域，阻尼结构用于制造推进器、传动部件和舱室隔板，有效地降低了来自与机械零件啮合过程中表面碰撞产生的振动和噪声，从而使舰船有效避开雷达和声呐的远程探测，提高隐身水平。可见，设计及优化复合材料的阻尼结构对于降低其振动和噪声、延长结构承受循环载荷和冲击的寿命非常重要。

在复合材料阻尼结构的研究方面，1990年barrett首次对夹杂单一粘弹性层的复合材料层合材料的阻尼性能进行研究，结果表明其结构损耗因子比传统cfrp高5~50倍，并且具有一定的可设计性。为了改善结构阻尼复合材料的力学性能，robinson等提出了将粘弹性阻尼层穿孔后再固化的改性方法，trego等提出了借助应力耦合效应在结构长度方向的不同区段内设置不同的纤维取向角，通过位于这些区段内的粘弹性阻尼层内产生的高剪切应力来提高结构的阻尼效果。mantena等研究表明，聚乙烯纤维增强铺层和石墨纤维增强铺层经过混杂铺叠后可得到良好的阻尼性能和结构刚度。国内方面，杨加明等分析了复合材料鸡杂双层粘弹性阻尼复合材料的弯曲性能，用ritz法研究各应力分量的应变能并计算分析了复合材料层的应变能以及复合材料结构的损耗因子结果表明，复合材料中性面内应变能占主要地位，粘弹性层中的xz方向和yz方向的切应变能较大。潘利剑等基于模态叠加法和模态应变能法，导出任意简谐激励下粘弹阻尼结构阻尼因子的计算方法，并用于分析共固化复合材料简谐激励下阻尼因子，该分析结果与dma实测结果基本吻合。吕丽等制备了具有不同结构和界面结合强度的玻璃纤维芯-铅网增强橡胶复合材料，结果表明gf-pb网增强结构可以同时提高橡胶的动态力学性能和阻尼性能。

2. 研究的基本内容与方案

1.选题研究内容

要设计优化复合材料的阻尼结构，需要对阻尼结构的各个结构单元所用材料种类、使用方式以及整体的成型固化过程进行优化分析，因此研究分为以下三个部分：

(1)树脂体系对阻尼结构阻尼性能的影响研究：通过对树脂改性使其柔顺性增加，并研究最佳固化剂种类及树脂体系配比

3. 研究计划与安排

1-3周：查阅国内外文献资料，确定材料体系及研究路线，并完成开题报告；

4-7周，设计并制备复合材料阻尼结构；

7一11周,测试各项性能，优选最佳配方；

4. 参考文献（12篇以上）

1.杨加明，孙超，杨水清，夹杂黏弹性阻尼层的复合材料结构多目标优化设计，南昌航空大学学报(自然科学版)，2014（2）p9-13，37

2.任勇生，刘立厚，纤维增强复合材料结构阻尼研究进展，力学与实践，200426(1):9-16

3.林松，徐超，吴斌，共固化粘弹性复合材料的结构多目标进化优化设计，《宇航学报》,2010,31(8):1900-1905