項目類別：國家自然基金青年基金
項目編號：NSFC51303131
參與人員：王瑞，王春紅，張淑潔，李婷婷
起止日期：2014.1-2016.12
項目以形狀記憶合金細絲作為復合材料的內植增強材料，高性能纖維作為紗線外層的復合紗線，從復合材料細觀結構的動力學性能入手，建立關于復合材料單胞的纖維-紗線-織物的多尺度有限元模型；利用應變能損耗和有限元仿真技術，求出單胞的等效阻尼系數。找出紗線、織物結構與復合材料結構振動性能的關系，并自主搭建了力錘沖擊與風洞激勵型復合材料懸臂板振動測試系統，通過信號采集與快速傅里葉變換技術，采集了不同沖擊力下復合材料懸臂板的自由振動以及風振實驗中振頻、阻尼的特征，討論了復合材料懸臂板在自由阻尼振動以及受迫振動下的振動特征。結合應變能損耗模型，得到如下結論，對阻尼耗能材料的結構設計，如航天器的減振設計提供指導：(1) 基于阻尼耗能材料的減振設計，阻尼材料整體連續，分布規律性不均能夠顯著分散動態載荷，形成良好的耗能，對于風振作用尤其顯著。(2) 材料切應力方向上的阻尼較正應力方向更顯著提升結構整體的振動耗能特性；(3) 內植的預應力能夠顯著控制結構振動振型，降低振幅；（4）形狀記憶合金植入復合材料內部有效的方式是植入阻尼特性不同的相鄰單元之間，對其進行鉚合。另外，項目基于復合材料內部應變能理論，對具有良好阻尼結構的天然復合材料蜂窩、核桃殼和竹子結構進行研究，分別對之進行建模分析，得到系列結論。
關鍵詞：形狀記憶合金，織物復合材料，應變能損耗，振動控制