織入Ni-Ti合金絲對織物增強(qiáng)復(fù)合材料的振動控制性能研究.pdf

1、玻璃纖維織物增強(qiáng)復(fù)合材料以其優(yōu)異的性能廣泛用在航空、航天、機(jī)械、汽車、建筑、橋梁等工業(yè)，具體應(yīng)用如渦輪發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)子、葉片；飛機(jī)機(jī)翼；汽車外殼、罩、支撐件等；建筑上的梁、板、蓬、蓋等結(jié)構(gòu)件及結(jié)構(gòu)增強(qiáng)件。此類部件經(jīng)常處在各種激勵(地震、風(fēng)振、低速沖擊等)的作用下，不可避免地產(chǎn)生振動響應(yīng)。形狀記憶合金(Shape Memory Alloys，SMA)是一種新型智能材料，Ni-Ti合金作為其主流產(chǎn)品，具有很強(qiáng)的阻尼與相變驅(qū)動性能，植入復(fù)合材料結(jié)

2、構(gòu)中能夠?qū)崿F(xiàn)對結(jié)構(gòu)的振動控制。
　　 本課題討論了將Ni-Ti SMA絲以紗線形式織入玻璃纖維織物中，形成整體的帶有Ni-Ti SMA絲的織物復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，研究了Ni-Ti SMA絲的基本物理特性及其織入對織物復(fù)合材料機(jī)械性能調(diào)節(jié)和振動性能的控制作用，基于織物復(fù)合材料的單胞結(jié)構(gòu)剛度及應(yīng)變能理論，對織入Ni-Ti SMA絲的織物復(fù)合材料結(jié)構(gòu)振動性能進(jìn)行預(yù)測，實(shí)現(xiàn)振動控制的可設(shè)計(jì)性。
　　 首先，研究了Ni-Ti合金絲的基本

3、物理特性，通過一維本構(gòu)關(guān)系的Brinson模型，對超彈絲的拉伸-回復(fù)過程的應(yīng)力-應(yīng)變曲線進(jìn)行了線性化參數(shù)建模，推導(dǎo)出Ni-Ti超彈絲的能量損耗關(guān)系式以及Ni-Ti記憶絲的相變回復(fù)力關(guān)系式，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)擬合出了模型中的參數(shù)值，包括相變溫度、溫度-力學(xué)轉(zhuǎn)變常數(shù)、各相態(tài)彈性模量以及使用環(huán)境溫度等，實(shí)現(xiàn)了對Ni-Ti超彈絲的耗能特性和記憶絲相變回復(fù)力的預(yù)測。
　　 其次，對Ni-Ti合金絲織入復(fù)合材料的制備工藝進(jìn)行研究，選用五種具有代表性

4、的織物結(jié)構(gòu)，采用靜力學(xué)的拉伸試驗(yàn)以及動態(tài)熱機(jī)械性能分析，研究了Ni-Ti超彈絲的織入對復(fù)合材料機(jī)械性能的調(diào)節(jié)作用。
　　 然后，通過建立復(fù)合材料懸臂板振動測試裝置，測得復(fù)合材料懸臂板的自由振動頻率與阻尼，研究了五種織物復(fù)合材料懸臂板的振動性能，以及Ni-Ti合金絲的織入對其振動性能的影響。
　　 最后，以平紋織物復(fù)合材料作為研究對象，基于Ni-Ti SMA絲在織物復(fù)合材料中的屈曲形態(tài)，建立了參數(shù)化的單胞幾何模型，通過等效