帶缺陷蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能實驗研究.pdf

1、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、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)行實驗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-

2、ESPI)是一種非接觸、高靈敏度、全視場、實時的光學(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)行實驗研究，主要內(nèi)容如下:
　?。ㄒ唬┦紫葟睦碚撋贤茖?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實驗測量系統(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

3、）通過無缺陷薄板試樣的實驗測量結(jié)果與有限元模擬結(jié)果進(jìn)行對比，驗證了AF-ESPI實驗方法的準(zhǔn)確性和可靠性。在此基礎(chǔ)上，利用AF-ESPI實驗系統(tǒng)對帶邊裂縫矩形懸臂薄板結(jié)構(gòu)進(jìn)行振動特性測量實驗，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。實驗結(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)力強度因子的關(guān)系。
　?。ㄈ├肁F-ESPI實

4、驗系統(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、三點彎受壓破壞以及由沖擊和三點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驗中出現(xiàn)的模態(tài)躍遷現(xiàn)象，闡述了此類現(xiàn)象的發(fā)