AA3003/碳纤维增强复合材料蜂窝夹芯结构静力学和自由振动性能评估与建模

摘要整理

蜂窝结构因其优异的比强度和比刚度，在航空航天领域得到广泛应用。蜂窝夹芯复合材料的制造工艺是先进材料研究的重点方向。然而，实际服役中的夹芯结构需经过多道加工工序。磨料水射流加工是加工高脆性结构的有效方法，特别适用于碳纤维/凯夫拉纤维增强蜂窝结构的精密成形。本研究以AA3003铝蜂窝（芯层厚度0.4 mm）为基体，两侧贴覆厚度0.6 mm的碳纤维环氧复合材料层，采用Araldite胶粘剂粘接，60 °C烘箱固化12 h。对夹芯复合材料进行了标准力学性能表征、自由振动和阻尼性能测试。创新采用冲击锤激励法激发系统各阶模态，测量夹芯板的阻尼特性。通过有限元仿真软件与实验方法相结合，研究了夹芯板的力学性能。结果表明，增加芯层厚度能显著提高夹芯复合材料的阻尼性能。从不同区域取样以降低测量不确定性。实验结果证实，碳纤维复合材料的贴覆显著增强了铝芯的刚度。研究为蜂窝夹芯结构的设计优化和工程应用提供了理论和实验依据。

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