一种复合材料板的模态密度估算方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种复合材料板的模态密度估算方法及系统，首先基于复合材料平板弯曲控制微分方程，考虑转动惯量与横向剪切变形的影响，得到复合材料板的自由振动微分方程，进而推导模态密度估算公式，并以此估算C/SiC板的模态密度；然后建立C/SiC平板统计能量模型，利用传统方法得到平板的模态数，进而解出其模态密度结果；最后，对比两种方法的所计算得到的模态密度结果，验证了本方法的有效性，并且说明了考虑横向剪切变形和转动惯量两因素下的复合材料平板模态密度相对于传统计算结果的增长幅度更大，在低频段结果更小，在高频段结果更大，揭示了横向剪切变形和转动惯量对复合材料板模态密度的影响。材料板模态密度的影响。材料板模态密度的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种复合材料板的模态密度估算方法及系统


[0001]本专利技术属于结构高频动力学响应计算
，具体涉及一种复合材料板的模态密度估算方法及系统。

技术介绍

[0002]统计能量分析方法是研究复杂结构动力学问题的分析方法之一，因其无需划分网格，通过研究结构各子系统之间的能量流动来计算结构动力学响应而被广泛应用于结构高频动力学响应研究中。
[0003]结构的模态密度n(f)是指结构分析频带内的模态数，是描述振动系统贮存能量能力大小的一个物理量，它是统计能量分析方法的重要输入参数之一。对于一般均质结构的模态密度已有各类的经验公式进行计算，但对于复合材料结构的模态密度计算公式的研究还有所欠缺，其结构在载荷环境下存在较大的横向剪切变形以及本身的转动惯量会对其模态密度产生较大影响，从而影响到统计能量分析方法计算的准确性。因此，估算更为准确的结构模态密度参数，对于应用统计能量分析方法研究结构高频振动问题，具有重大的应用价值。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种复合材料板的模态本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合材料板的模态密度估算方法，其特征在于，基于复合材料平板弯曲控制微分方程，考虑转动惯量β与横向剪切变形δ的影响，得到复合材料板的自由振动微分方程；进而得到模态密度估算公式，估算复合材料板的模态密度。2.根据权利要求1所述的复合材料板的模态密度估算方法，其特征在于，根据给定的复合材料参数以及结构尺寸，确定结构弯曲控制微分方程，通过引入Mindlin板理论描述结构横向剪切变形，利用长宽厚尺寸确定结构不同方向的质量惯性矩，最终确定平板自由振动微分方程。3.根据权利要求2所述的复合材料板的模态密度估算方法，其特征在于，平板自由振动微分方程如下：其中，D
11
，D
22
，D
12
，D
66
为弯曲刚度，ρ为复合材料板的密度，w为沿厚度方向位移，J为质量惯性矩，N为横向剪切刚度，是对平板面内两个方向求偏导，为随时间的变化率。4.根据权利要求3所述的复合材料板的模态密度估算方法，其特征在于，结构弯曲控制微分方程为：其中，M
xx
，M
yy
，M
yy
为平板面内不同方向的弯矩，q为外载荷。5.根据权利要求3所述的复合材料板的模态密度估算方法，其特征在于，同时考虑外部力矩时，力矩平衡要求如下：其中，M
0x
和M
0y
为面板单位面积的外部力矩，是对平板面内两个方向求偏导，M
yy
为平板面内不同方向的力矩，q为外载荷。6.根据权利要求3所述的复合材料板的模态密度估算方法，其特征在于，对称层合板的弯矩合力...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘振，周长伟，党天骄，董龙雷，朱永华，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：