蜂窩夾芯板振動疲勞性能影響因素試驗研究

楊 堃，許 緋，燕 群

(中國飛機強度研究所五室，陜西 西安 710065)

1 引 言

蜂窩夾芯結構具有比強度和剛度高、質量輕等特點，廣泛應用于航空航天工業、汽車工業、海洋船舶工業中。蜂窩夾芯結構復合材料的本構關系比較復雜，各部分都不是連續體，這使得分析更加困難。因此，蜂窩夾芯結構的靜、動力學分析計算一直是研究的一個重要課題[1-7]。

針對夾芯板結構振動特性的研究主要有Reissner理論、Hoff理論和ΠPycakob-杜慶華理論[8]，但考慮夾芯板結構振動和聲學耦合的研究還不夠充分。從中厚板(Mindlin板)理論[9-11]入手并考慮結構的剪切變形，Wang等[9]建立了無限大正交異性夾芯板的振動控制方程，發現剪切剛度對夾芯板的傳聲特性影響顯著，在進行理論建模和夾芯板優化設計時不可忽略，但該研究的不足之處是未考慮邊界條件的影響。

本文旨在研究復合材料蜂窩夾芯板的振動疲勞特性，首先通過控制參數變量(面板厚度、蜂窩鋪層)的方法設計了不同類型的試驗件，在此基礎上開展了振動疲勞試驗設計及測試工作，研究了各設計參數對試驗件振動載荷作用下動態響應的影響情況，總結出不同參數對試驗件疲勞壽命的貢獻，獲得了較為準確的試驗結果，為復合材料蜂窩夾芯板元件級試驗件的試驗方法研究、結構設計以及疲勞性能優化均提供了有力、豐富的試驗支撐。

2 蜂窩夾芯板的振動理論模型

試驗件的上/下面板均為薄板，故認為應力沿面板厚度均勻分布，即假定面板厚度處于薄膜應力狀態，僅承受面內軸力，不承受橫向剪力。……