叠合板的刚度、阻尼计算与Lisa法
叠合层的刚度矩阵
当波沿着正交各向异性板主轴传播时,刚度矩阵可为:
使用变换矩阵处理:
其中变换矩阵为:
叠合层的粘度矩阵
引入粘度矩阵来描述阻尼
和刚度矩阵的情况类似,一旦堆叠方向不在坐标轴方向,就需要对粘度矩阵进行处理:
旋转矩阵为:
总的位移值可以拆分为刚度部分和阻尼部分的和,最终的有限差分法在阻尼部分的迭代方程可见点此跳转文献链接
压电传感器和结构的耦合作用
使用ANSYS对PZT传感器以及一小片带有无反射边界(NRB)叠合板进行建模,并通过 frequency domain harmonic analysis获得频域响应(位移):
记频域响应为:
对实际激励信号进行傅里叶变换并记为 $\tilde{V}(\omega)$ ,则叠合板处在频域上的响应为:
通过逆变换可得叠合板上由PZT板激励的实际位移:
对于各向异性板,导波的传播方程为:
在对上式下标进行简化后,可以写为:
将板结构进行离散化,下方右图中的 $\delta$ 是用来表征立方体中心点在哪一侧的导数。
则中心单元的二阶偏导有:
对应原先边长为 $\delta$ 的小立方体的边界的的一阶偏导有:
通过下式可将上式中的位移分量转化为应力分量:
从而可以使用上中心点处的剪应力连续条件:
其中, $\rho=1,2,3$ 。
最终的三个位移分量的有限差分法迭代方程可见(太长了):
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此外,应当满足约束: