【技术实现步骤摘要】
一种纤维增强复合材料弹性参数快速测定方法和系统
本专利技术属于材料测试
，特别是涉及一种纤维增强复合材料弹性参数快速测定方法和系统。
技术介绍
纤维增强复合材料是目前技术比较成熟且应用最为广泛的一类复合材料，其最大的优点是比强度高、比模量大。比强度和比模量是在质量相等的前提下衡量结构材料承载能力与刚度特性的一种材料性能指标。对于航空、航天的结构部件，运输载具、舰艇等运动结构，这是一个非常重要的指标，高比强度和比模量往往意味着可制成性能好、质量轻的结构。表1就给出了几种典型层合复合材料和金属材料的力学性能比较。可以看出普通单向碳纤维树脂基复合材料的比强度已经达到了45号钢材的12.2倍，比模量也达到了4.2倍；而高性能碳纤维树脂基层合材料的比强度更可以达到普通钢材的20倍以上，比模量也可以达到10倍以上，性能优势相当明显。从力学分析的角度看，复合材料与常规材料(如金属材料、塑料)的显著区别是：后者被看作是均质的和各向同性的，而前者是非均质和各项异性的。所谓均质就是物体内各点的性能相同，也就是说，物体的性能不是物体内位置的函数，而非均质正好与此相反。所谓各向同性...
【技术保护点】
1.一种纤维增强复合材料弹性参数快速测定方法，其特征在于，包括步骤：S100，通过外界激励，使处于亚真空密封声场环境中的具有各向异性层合结构的纤维增强复合材料试件(23)产生自由振动，通过音频收集装置(4)和数据采集装置(5)采集振动产生的声频信号；S200，利用傅里叶变换分析获得声频信号的频谱，测得固有振动频率；S300，将固有振动频率带入利用纤维增强复合材料有限元方法建立的结构振动固有振动频率计算模型中进行拟合，获得纤维增强复合材料试件(23)的材料参数结果。
【技术特征摘要】
1.一种纤维增强复合材料弹性参数快速测定方法，其特征在于，包括步骤：S100，通过外界激励，使处于亚真空密封声场环境中的具有各向异性层合结构的纤维增强复合材料试件(23)产生自由振动，通过音频收集装置(4)和数据采集装置(5)采集振动产生的声频信号；S200，利用傅里叶变换分析获得声频信号的频谱，测得固有振动频率；S300，将固有振动频率带入利用纤维增强复合材料有限元方法建立的结构振动固有振动频率计算模型中进行拟合，获得纤维增强复合材料试件(23)的材料参数结果。2.根据权利要求1所述的一种纤维增强复合材料弹性参数快速测定方法，其特征在于，所述步骤S200中，利用傅里叶变换分析获得信号的频谱，测得结构的固有振动频率，包括步骤：S201，将声频信号进行FFT变换；S202，通过优化算法找出FFT变换后信号峰值对应的特征频率，即试件固有振动频率。3.根据权利要求2所述的一种纤维增强复合材料弹性参数快速测定方法，其特征在于，所述通过优化算法对特征频率进行优化，包括步骤：将声频信号进行FFT变换后得到信号曲线；对所述信号曲线进行分段二次函数拟合，找出分段极值对应频率；其中，分段宽度应小于信号峰宽度的四分之一。4.根据权利要求3所述的一种纤维增强复合材料弹性参数快速测定方法，其特征在于，所述步骤300中，将固有振动频率带入利用纤维增强复合材料有限元方法建立的结构振动固有振动频率计算模型中进行拟合，获得各向异性层合结构复合材料的材料参数；包括步骤：S301，通过拟合对材料参数进行数值模拟，获得材料参数；S302，判断材料参数与所测固有振动频率是否吻合；若是则输出材料参数作为纤维增强复合材料试件(23)的材料参数结果；若否则再次拟合修正此材料参数。5.根据权利要求4所述的一种纤维增强复合材料弹性参数快速测定方法，其特征在于，所述拟合方法，包括步骤：S3011，预设待定材料参数；S3012，调用基于有限元方法的自由振动数值计算模型，计算基于预设材料参数试件的固有振动频率；S3021，利用最小二乘算法对实测特征频率和计算特征频率进行数据拟合，如未达到设定的精度要求，则修改有限元计算预设待定参数并再次调用模型计算，直至计算所得特征频率与试验所测频率吻合；S3022，输出最后一次输入的预设材料参数，该结果即为所测得的材料参数结果。6.一种纤维增强复合材料弹性参数快速测定系统，其特征在于，基于上述权利要求1-5任一所述的一种纤维增强复合材料弹性参数快速测定方法，测定系统包括密封声场容器(1)、试件组件(2)、激励组件(3)、音频收集装置(4)、数据采集装置(5)、真空装置(6)和数据分...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕剑，毛勇建，彭湃，陈建军，杨琪，黄含军，岳晓红，王军评，张军，薛常斌，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院总体工程研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51
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