使用biot模型分析高度粘弹性多层复合结构中引导波传播的分析
Zelin Xu1, Tiqing Wang1, Peng Li1
1State Key Laboratory of Mechanics and Control for Aerospace Structures, College of Aerospace Engineering, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016, China.
这项研究引入了Biot模型,用于分析高度复合结构中的引导波传播,提高结构健康监测的准确性. 新方法提高了波浪行为的预测,并优化了用于航空航天应用的传感器放置.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机械工程 机械工程
- 航空航天工程 航空航天工程
背景情况:
- 以导向波为基础的方法对于结构健康监测 (SHM) 和复合结构的非破坏性测试 (NDT) 至关重要.
- 在航空航天领域常见的高度粘弹性多层复合材料,对Hysteretic和Kelvin-Voigt等传统建模技术构成了挑战.
- 准确的预测建模对于这些材料的性能评估和传感器优化至关重要.
研究的目的:
- 为了研究高度粘弹性多层复合结构中的引导波传播.
- 通过引入Biot模型来解决传统粘弹性模型的局限性.
- 提高航空航天应用的预测建模和性能评估的准确性.
主要方法:
- 对高度粘弹性多层复合结构的分析.
- 应用Biot模型用于先进的粘弹性效应表示.
- 适应和应用模块比率融合方法用于波传播分析.
- 确定关键波的参数:散射幅度,散射特征,相位速度,能量速度和模式形状.
- 对分散曲线偏向和频率转移等现象的定性分析.
主要成果:
- 生物模型准确地捕捉了高度衰减材料中的复杂阻尼行为,超过了hysteretic和kelvin-voigt模型.
- 在Biot模型中观察到独特的频率转移现象,这些现象在传统模型中并不存在.
- 获得了关于波传播的详细见解,包括分散曲线,相/能量速度和模式形状.
- 与纯弹性介质的比较阐明了粘性弹性对波传播的显著影响.
结论:
- 拟议的方法,利用Biot模型和适应的模块比率融合方法,为分析复杂复合材料中的波传播提供了强大的框架.
- 这些发现为优化SHM应用中的传感器部署提供了可靠的基础,用于异型粘弹性复合结构.
- 这项研究提高了对先进材料的波浪现象的理解,这对航空航天安全和效率至关重要.
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