计及剪切变形的复合材料薄壁梁的阻尼分析模型

任勇生，朱 帅，张玉环，田继爽

(山东科技大学 机械电子工程学院,山东 青岛 266590)

计及剪切变形的复合材料薄壁梁的阻尼分析模型

任勇生，朱 帅，张玉环，田继爽

(山东科技大学 机械电子工程学院,山东 青岛 266590)

为精确描述阻尼对复合材料薄壁结构动力学特性的影响，提出一个计及剪切变形的复合材料薄壁梁的结构阻尼分析模型。基于改进的变分渐进法(VAM)描述复合材料薄壁梁的位移和应变，采用Hamilton原理导出Timoshenko梁的自由振动偏微分方程，采用Galerkin法将偏微分方程化为常微分方程，通过求解复特征值问题得到梁的模态阻尼。将阻尼计算结果与现有文献的有限元阻尼计算结果进行比对，验证了本文模型的有效性。通过算例分析得到圆截面薄壁复合材料梁的阻尼数值计算结果。研究表明，不考虑剪切变形将会得到偏高的阻尼预测结果。此外，采用的铺层方式不同，产生最大阻尼的纤维铺层角也将有所不同。

模态阻尼；复合材料薄壁梁；剪切变形；伽辽金法；纤维铺层角

复合材料在风力机和汽车部件的轻量化设计中有着广阔的应用前景[1-2]，而性能优良的风力机叶片和汽车传动轴通常具有复合材料薄壁梁或轴的结构形式[3-4]，建立精确的复合材料薄壁结构的阻尼预测模型，对于揭示阻尼对复合材料薄壁结构动力学特性的作用机理和影响规律，具有重要的指导意义。

为研究复合材料薄壁结构的阻尼，人们采用不同理论与计算方法进行结构动力学建模。……