SMA铺设构型对贴补修理层合板的热振动特性研究

作     者：崔开心 卢翔 谢昊航 刘兴龙 

作者机构：中国民航大学航空工程学院 中国民航大学交通科学与工程学院 

出 版 物：《复合材料科学与工程》 (Composites Science and Engineering)

年 卷 期：2024年

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-民用飞机持续安全性分析技术研究(U2033209) 天津市研究生科研创新项目-一般专项(2022SKY158) 自然科学重点项目(XJ2023001601) 

主　　题：十字平纹编织玻璃纤维复合材料 形状记忆合金 单面贴补修理 振动特性 热环境 

摘      要：在复合材料中嵌入形状记忆合金制成的纤维增强材料具有高强度与自修复性等优点，可明显提高修理结构刚度及抗剥离性。基于一阶剪切变形理论(FSDT)与Hamilton原理，推导了SMA复合材料的本构方程与振动控制方程。使用ABAQUS软件建立内嵌多种铺设构型的SMA补片单面贴补修理层合板模型，通过数值仿真与试验验证，探究不同温度下SMA铺设构型对修理玻璃纤维层合板振动特性的影响。结果表明：相较于单线型(D)与垂直交叉型(C)，斜铺交叉型(X)SMA修理板的前三阶振型更接近传统修理板(Q0)，其修理结构的整体刚度及抗剥离性最优。高温作用下四种构型的修理板固有频率的下降率有如下关系：Q0D6C6X6，即内嵌不同铺设方式的SMA可不同程度的减小温度对固有频率产生的影响，其中X6型下降率最低，可达1.24%。SMA铺设数量与IQR值、固有频率的下降率有如下关系：6 根12 根24 根，随板中内嵌SMA数量增加，热效应对固有频率影响减小，其中X24型修理结构热稳定性与修理效果最好。SMA修理板的高阶固有频率对温度更敏感，更易受温度影响改变其固有频率。