上文介绍了碳纤维铺层角度对碳纤维复合材料板隔振性能的影响,根据试验数据分析,可知单一方向铺层的碳纤维复合材料板铺层角度的增加对隔振性能影响不明显,而交替铺层的碳纤维复合材料板由于铺层角度的增加,可以显著提升碳纤维复合材料板的隔振性能。但除铺层方向外,铺层顺序与铺层厚度也是重要的铺层参数,对碳纤维复合材料板的隔振性能也有可能产生影响。
为了真正了解铺层参数是否会对碳纤维复合材料板隔振性能产生影响,该机构又进行了针对碳纤维复合材料板铺层顺序与铺层厚度的试验。确保碳纤维复合材料板铺层顺序与铺层厚度试验数据的准确性,该试验的样品与铺层方向试验相同,统一为苏州挪恩复合材料提供的碳纤维复合材料板材,最大限度降低试验误差,力求试验数据的真实和准确性。
铺层顺序对碳纤维复合材料板隔振性能的影响
在铺层顺序试验中,主要讨论的是对称铺层方式和循环铺层方式对碳纤维复合材料板的隔振性能的影响。复合材料板力学性能十分复杂,为降低层合板铺层设计难度,在实际铺层中,常常采用0°、90°、±45°等典型铺层角度对其铺层角度进行设计,为此,选取了这四种铺层角度对碳纤维复合材料板进行铺层,总共设计了四种铺层顺序方案,分别为铺层顺序A、铺层顺序B、铺层顺序C以及铺层顺序D。
为方便对碳纤维复合材料板进行铺层操作,碳纤维复合材料板表面纤维层选取0°或90°的铺层角度,由于±45°对碳纤维复合材料板隔振性能的提升效果明显,在铺层角度的选取时尽量增加了±45°铺层角度纤维层的铺层比例。
在四种铺层顺序方案中,铺层方案A和铺层方案C为循环铺层方式,铺层顺序方案B和铺层方案D为对称铺层方式,对比分析不同铺层顺序方案对碳纤维复合材料板相应功率,可以了解由于碳纤维复合材料板为对角线对称结构,铺层顺序方案A、C以及铺层顺序方案B、D碳纤维复合材料板结构具有相同的隔振性,分别对比方案A与C及方案B与D,相比循环铺层方式,基于对称铺层方式的碳纤维复合材料板的响应功率流更低,同时,其相对于的模态频率有所提升。
铺层厚度对碳纤维复合材料板隔振性能的影响
保持碳纤维复合材料板的整体厚度不变,设定每次纤维层的厚度相同,选取每层铺层角度都为45°,即[45]n的铺层方式,取层数n分别为10、20、30、40、50、60,对应的即每一层的单层厚度为1.5mm、0.75mm、0.5mm、0.375mm、0.3mm、0.25mm。运用有限元仿真软件对上述六中不同铺层厚度铺层方式板的隔振性能进行分析。
根据记录的响应功率流数据,可知在保证碳纤维复合材料板总厚度、铺层角度、铺层顺序等其他参数不变的情况下,仅仅改变碳纤维复合材料板的铺层纤维的单层厚度及其对应的层数,并不会对其固有频率及隔振性能产生影响。
根据试验记录的数据进行整理汇总,与循环铺层方式相比,对称铺层方式更有利于提升碳纤维复合材料板的隔振性能,在对碳纤维复合材料板铺层顺序进行选择时,应当优先考虑铺层方式;在铺层厚度对隔振性能的影响方面,对由同一铺层角度的碳纤维复合材料板来说,在保证碳纤维复合材料板总厚度、铺层角度、铺层顺序等其他参数及其对应的层数,并不会对其隔振性能产生影响。