前言
纤维增强复合薄板是工程实际中最为常见的一类结构型式,它具备了纤维增强复合材料的轻质、高强等诸多优点,被广泛应用于各个行业。随着工作环境越来越苛刻、载荷条件越来越多样化,纤维增强复合薄板在工程实际中暴露出了越来越多的振动问题,由此引发的幅值超标、结构振动损伤、动强度下降、高阶振动疲劳及破坏等问题也日益引起广大科技工作者的重视。由于已出版的相关书籍都偏向于复合材料力学和复合材料结构力学方面,绝大多数书籍只关注了复合材料与结构在静态、准静态下的理论分析、建模方法与测试技术,对上述振动问题的论述并不深入。为了弥补上述研究与认知的不足,本书从动力学角度出发,以纤维增强复合薄板为对象,对其振动特性的先进测试与分析方法做了较为全面、系统的介绍。
另外,由于纤维增强复合材料具有明显的各向异性特点,以薄板结构件为例,其在不同的动态载荷作用下,不仅会表现出随外激励幅度变化的能量耗散特点(非线性阻尼特性)和非线性的刚度特征(固有频率也随着振幅而改变),还容易引起复合结构系统产生振幅跳跃、分叉等复杂非线性振动现象。上述非线性特点给传统的以线性等效为主的分析方法带来了很大的困难与挑战,同时也对传统的实验技术提出了更高的要求。因此,本书还重点介绍了该类型复合材料结构非线性振动分析与测试的相关方法与技术。书中所采用的非线性振动系统、实验技术与理论模型等,都紧跟国际发展动向,具有较高的学术水平和工程应用价值。
本书主要特点包括:在内容上不贪多求全,所述内容符合现阶段学术及工程需要;理论分析方法具有国内外先进水平,公式推导过程严谨细致,所建立的理论模型较为简洁,但却能较为准确地预测复合薄板结构的振动特性,这对于初学者和深入研究者有着很大的帮助;在测试流程及方法上描述详细,实验逻辑缜密,所用的实验仪器和传感器都有明确标注,便于读者进行模仿和改进;实验数据都源自于课题组近年来搜集、发表的学术论文资料,具有较高的可复现性和准确性。
本书由李晖、孙伟、许卓、姜世杰、李鹤、韩清凯、闻邦椿共同编著而成。在撰写过程中,参考了大量国内外相关领域科技工作者的论文和著作(详见参考文献),同时还得到了东北大学机械工程与自动化学院多位领导和机械设计及理论研究所许多教授们的大力支持,他们为本书提出了多项宝贵的修改意见,在此一并向他们致谢!本书的出版还得到了国家自然科学基金项目“航空发动机中纤维增强型复合薄壁构件的非线性振动特性研究”(项目号:51505070)的资助,在此一并表示感谢!另外,本书许多章节中的理论公式推导、计算程序和实验验证等内容,都是本书作者和课题组多届已毕业的硕士、博士研究生共同完成的,在此一并向课题组的优秀毕业生薛鹏程、常永乐、牛义、梁晓龙、吴怀帅、周正学、张体南、徐忠浩、吴腾飞、荣万崇、孙海、吕海宇、刘洋等同学,致以衷心的感谢!是他们的辛勤付出和汗水,使得本书可以顺利出版。祝愿他们在各自的工作岗位及人生旅途中,不断取得新的、更大的成就和业绩!
在本书编写过程中力求叙述准确、表达完善,但是难免会有一些欠妥之处,敬请读者、同仁批评指正。
作者