纤维增强复合材料振动阻尼的产生机理

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　　纤维增强复合材料与传统的金属、合金等均匀各向同性材料的阻尼机理有很大区别，纤维增强复合材料具有明显的各向异性(见图1) ，特别是纤维方向和横切面方向的材料阻尼性能有明显不同。

　　(a) 纤维纵向

　　(b) 厚度方向

　　(c) 纤维横向

　　图1 纤维增强复合材料方向定义

　　纤维增强复合材料能量损耗的根源主要在于：

　　1. 树脂基体和纤维增强材料的固有粘弹性引起的能量损耗
　　学术界普遍认为复合材料阻尼的贡献主要来自于树脂基体。此外，玻璃纤维、芳纶纤维和碳纤维等增强相也具有较高的阻尼性能，在阻尼预报中不可忽略。目前大多数关于复合材料阻尼性能的研究也集中于此。

　　2. 纤维 - 树脂界面引起的能量损耗
　　由于纤维和基体界面的不连续性存在较大剪切应变而引起能量的损耗。

　　3. 材料损伤缺陷引起的能量损耗
　　主要包括纤维和基体间的滑移、脱层产生的摩擦阻尼、基体开裂、纤维断裂引起的能量损耗。

　　4. 局部应力集中引起的能量损耗
　　在大变形或高应力的情况下，纤维与纤维之间的局部区域存在应力集中会引起明显的非线性阻尼造成能量损耗。

　　5. 热弹性阻尼
　　由于复合材料压应力区域到拉应力区域的循坏热流而造成的能量损耗。

　　来源：摘编自《应用数学和力学》，2017年4月15日 第38卷 第4期《新型轻质复合材料夹芯结构振动阻尼性能研究进展》
　　作者：马力，杨金水