复合材料层合圆柱壳中结构振动波的传播特性.pdf

第３１卷　第１２期 四 川 兵 工 学 报 ２０１０年１２月  【制造技术】 复合材料层合圆柱壳中结构振动波的传播特性 谭安全，刘敬喜，李天匀，朱　翔 （华中科技大学 船舶与海洋工程学院，武汉　４３００７４） 摘要：基于Ｌｏｖｅ壳体理论，对复合材料层合圆柱壳中结构振动波的频散特性进行了计算，得到了相应的频散曲 线，揭示了每支波的物理含义，并对传播波、近场波和衰减驻波的性质及其随频率变化的规律进行了分析，研究 了铺层数对结构振动波传播特性的影响，并与真空中钢壳的振动波进行了比较，得出了一些有价值的结论。 关键词：复合材料圆柱壳；频散特性；振动波；振动模态 中图分类号：Ｏ３４３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６－０７０７（２０１０）１２－００７６－０５ 　　随着现代工业技术的发展，复合材料因其自身的高比 松比为 ，壳体密度为 ，面内剪切模量为Ｇ，铺层数为Ｌ。 μ ρ ２ 强度、比刚度和零膨胀等特性，抗疲劳效果好、减振性能 好、耐腐蚀、破损安全性能好以及良好的可设计性等优点， 现在已广泛应用于航空航天、能源交通、海洋工程、建筑医 疗等工程领域中。其中在造船方面，以玻璃钢为代表的复 合材料已经应用非常广泛。由于复合材料结构的各向异 性，其振动特性必然不同于各向同性结构，因此对复合材 料圆柱壳结构中振动波传播特性进行研究，有助于采取合 理的设计，实现减轻结构重量，降低结构振动和噪声。针 对各向同性圆柱壳中结构振动波传播 ［１－５］已很成熟，但对 图１　圆柱壳坐标系及周向模态示意图 于复合材料层合圆柱壳的波传播特性研究则较少。陈辉 ［８］ 　　由Ｌｏｖｅ壳体理论 得 利用最小势能原理给出了复合材料圆柱壳的自振频率的 Ｎ Ｎ ２   ｕ ｘ ｘ ［６］ ＋ θ ＝ ｈ  计算方法 。童谷生则对复合材料层合板中弯曲波的频 ｘ Ｒ ρ ２  θ ｔ   ［７］ 散特性、结构和声波之间的相互作用进行了理论研究 。 Ｎ Ｎ Ｍ Ｍ ２  ｘ  ｘ  ｖ θ θ θ θ （１） ＋ ＋ ＋ ＝ ｈ 本研究基于Ｌｏｖｅ壳体理论导出了任意铺层复合材料圆柱 ｘ Ｒ Ｒｘ ２ ρ ２   θ  Ｒ