涂覆聚脲涂层的纤维增强树脂基复合材料板减振抗冲击性能研究

作     者：李晖 王东升 祖旭东 王洪斌 王相平 韩清凯 闻邦椿 LI Hui;WANG DongSheng;ZU XuDong;WANG HongBin;WANG XiangPing;HAN QingKai;WEN BangChun

作者机构：东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819 南京理工大学机械工程学院南京210094 中国航发沈阳发动机研究所沈阳1I00I5 

出 版 物：《中国科学：技术科学》 (Scientia Sinica(Technologica))

年 卷 期：2021年第51卷第8期

页      面：959-969页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：国家自然科学基金(批准号:51505070,51970530,U1708257) 中央高校基本科研业务费专项资金(编号:N2103026) 装备预研重点实验室基金(编号:6142905192512)资助项目 

主　　题：聚脲涂层 纤维增强 复合材料板 减振 抗冲击 

摘      要：本文分别建立了用于振动和冲击特性分析的涂覆聚脲涂层的纤维增强树脂基复合材料板的两类动力学模型,并对涂层-复合材料板结构的减振和抗冲击性能同时进行了量化评估.采用一阶剪切变形理论表示结构系统的位移场,通过Rayleigh-Ritz法求解固有频率,并通过振型叠加法获得脉冲激励下的振动响应,进一步通过傅里叶变换和卷积运算推导获得了评价抗振性能的关键指标动刚度;另外,在考虑低速冲击造成的结构变形基础上,建立了等效的二自由度弹簧-质量模型来描述其动态冲击过程与接触力的变化.同时,使用线性化赫兹接触理论获取冲击接触力,并通过Runge-Kutta法求解冲击响应,进而获得了评价抗冲击性能的关键数据载荷-位移曲线.最后,以有、无聚脲涂层的T300碳纤维/环氧树脂基复合材料板为研究对象,搭建了振动与冲击一体化测试系统,获得了有、无涂层试件的多项动力学参数,验证了理论分析模型及其预测结果的正确性.研究结果表明,敷聚脲涂层后,复合材料板试件的前四阶动刚度最大提升了74.7%,且载荷-位移曲线上的冲击接触力和位移峰值分别下降了13.9%和13.3%,有效证明了聚脲涂层在结构减振和抗冲击性能方面发挥的积极贡献.