纖維增強複合薄板振動測試與分析方法（簡體書）

《纖維增強複合薄板振動測試與分析方法》針對纖維增強複合薄板結構在工程應用中的振動問題，系統地介紹了其振動特性的先進測試與分析方法。其主要內容包括：緒論，基於激光掃描的纖維增強複合薄板振動特性測試方法，纖維增強複合薄板非線性剛度與阻尼的時、頻域測試方法，纖維增強複合薄板固有特性分析方法，纖維增強複合薄板振動響應特性分析方法，纖維增強複合薄板阻尼特性分析方法，具有振幅依賴性的纖維增強複合薄板非線性振動特性分析方法，纖維增強複合材料參數的辨識方法。書中所提出的理論分析方法為準確預測纖維增強複合薄板的線性及非線性振動特性提供了一種新思路，對全面建立該類型複合結構振動特性的分析方法與體系，有較高的實用參考價值。
《纖維增強複合薄板振動測試與分析方法》適合從事纖維增強複合材料結構振動測試的技術人員使用，也可供相關專業的在校師生參考。

1）從測試技術角度出發，本書介紹了基於激光掃描的纖維增強復合薄板振動特性測試方法和結構非線性剛度與阻尼的時、頻域測試方法，為建立該類型復合結構系統振動測試與分析的方法體系提供了理論與實踐的參考。2）本書將纖維增強復合薄板的振動特性歸納為固有特性、振動響應特性和阻尼特性三個方面，並按照遞進式解決問題思路，詳細介紹了線性及非線性振動特性的分析方法及流程，還結合理論應用與實踐經驗，提出了兩種高效獲取纖維增強復合材料參數的辨識方法。3）書中所提出的理論分析方法為準確預測纖維增強復合薄板的線性及非線性振動特性提供了一種新思路，對全面建立該類型復合結構振動特性的分析方法與體系，有較高的實用

纖維增強複合薄板是工程實際中最為常見的一類結構型式，它具備了纖維增強複合材料的輕質、高強等諸多優點，被廣泛應用於各個行業。隨著工作環境越來越苛刻、載荷條件越來越多樣化，纖維增強複合薄板在工程實際中暴露出了越來越多的振動問題，由此引發的幅值超標、結構振動損傷、動強度下降、高階振動疲勞及破壞等問題也日益引起廣大科技工作者的重視。由於已出版的相關書籍都偏向於復合材料力學和復合材料結構力學方面，絕大多數書籍只關注了複合材料與結構在靜態、準靜態下的理論分析、建模方法與測試技術，對上述振動問題的論述並不深入。為了彌補上述研究與認知的不足，本書從動力學角度出發，以纖維增強複合薄板為對象，對其振動特性的先進測試與分析方法做了較為全面、系統的介紹。
另外，由於纖維增強複合材料具有明顯的各向異性特點，以薄板結構件為例，其在不同的動態載荷作用下，不僅會表現出隨外激勵幅度變化的能量耗散特點（非線性阻尼特性）和非線性的剛度特徵（固有頻率也隨著振幅而改變），還容易引起復合結構系統產生振幅跳躍、分叉等複雜非線性振動現象。上述非線性特點給傳統的以線性等效為主的分析方法帶來了很大的困難與挑戰，同時也對傳統的實驗技術提出了更高的要求。因此，本書還重點介紹了該類型複合材料結構非線性振動分析與測試的相關方法與技術。書中所採用的非線性振動系統、實驗技術與理論模型等，都緊跟國際發展動向，具有較高的學術水平和工程應用價值。
本書主要特點包括：在內容上不貪多求全，所述內容符合現階段學術及工程需要；理論分析方法具有國內外先進水平，公式推導過程嚴謹細緻，所建立的理論模型較為簡潔，但卻能較為準確地預測複合薄板結構的振動特性，這對於初學者和深入研究者有著很大的幫助；在測試流程及方法上描述詳細，實驗邏輯縝密，所用的實驗儀器和傳感器都有明確標註，便於讀者進行模仿和改進；實驗數據都源自於課題組近年來蒐集、發表的學術論文資料，具有較高的可複現性和準確性。
本書由李暉、孫偉、許卓、姜世傑、李鶴、韓清凱、聞邦椿共同編著而成。在撰寫過程中，參考了大量國內外相關領域科技工作者的論文和著作（詳見參考文獻），同時還得到了東北大學機械工程與自動化學院多位領導和機械設計及理論研究所許多教授們的大力支持，他們為本書提出了多項寶貴的修改意見，在此一併向他們致謝！本書的出版還得到了國家自然科學基金項目“航空發動機中纖維增強型複合薄壁構件的非線性振動特性研究”（項目號：51505070）的資助，在此一併表示感謝！另外，本書許多章節中的理論公式推導、計算程序和實驗驗證等內容，都是本書作者和課題組多屆已畢業的碩士、博士研究生共同完成的，在此一併向課題組的優秀畢業生薛鵬程、常永樂、牛義、梁曉龍、吳懷帥、周正學、張體南、徐忠浩、吳騰飛、榮萬崇、孫海、呂海宇、劉洋等同學，致以衷心的感謝！是他們的辛勤付出和汗水，使得本書可以順利出版。祝愿他們在各自的工作崗位及人生旅途中，不斷取得新的、更大的成就和業績！
在本書編寫過程中力求敘述準確、表達完善，但是難免會有一些欠妥之處，敬請讀者、同仁批評指正。

前言
第1章緒論
1．1纖維增強複合薄板結構在工程應用中的振動問題
1．1．1纖維增強複合材料概述
1．1．2纖維增強複合薄板結構的工程應用
1．1．3纖維增強複合薄板振動問題的研究難點與意義
1．2纖維增強複合薄板振動特性的理論研究現狀
1．2．1纖維增強複合薄板振動分析的基本理論與方法
1．2．2纖維增強複合薄板振動分析研究現狀
1．3纖維增強複合薄板振動特性的試驗研究現狀
1．3．1纖維增強複合薄板振動測試技術概述
1．3．2纖維增強複合薄板振動測試研究現狀
1．4纖維增強複合材料力學特性參數的辨識研究現狀

第2章基於激光掃描的纖維增強複合薄板振動特性測試方法
2．1纖維增強複合薄板激光掃描測振系統設計與開發
2．1．1激光掃描測振系統硬件設計
2．1． 2激光掃描測振系統軟件開發
2．1．3激光勻速掃描的控制方法
2．1．4基於多點彈簧 支撐的基礎激振工作台設計
2．1．5複合薄板激光掃描測振系統的組配
2．2基於激光掃描的振動響應數據獲取及處理方法
2．2．1激光掃描框架模型的建立
2． 2．2激光掃描振動響應數據的提取原理
2．2．3激光掃描速度的選取準則
2．3基於激光掃描的複合薄板線性振動測試方法及實例
2．3．1複合薄板固有頻率測試方法
2．3．2複合薄板模態阻尼比的辨識方法
2．3．3複合薄板模態振型的繪製方法
2．3．4測試實例
2．4基於激光掃描的複合薄板非線性振動現象測試方法及實例
2．4．1非線性振動現象測試流程
2．4．2諧波失真非線性振動測試實例
2．4．3非線性跳躍振動測試實例
2． 4．4超／亞諧波非線性共振測試實例
2．4．5內共振振動測試實例
2．5本章小結

第3章纖維增強複合薄板非線性剛度與阻尼的時、頻域測試方法
3．1基於希爾伯特變換技術的複合薄板非線性剛度與阻尼的時域測試方法
3．1．1測試原理
3．1．2數值算例
3．1．3非線性剛度與阻尼的時域測試流程
3．2基於改進帶寬法的複合薄板非線性剛度與阻尼的頻域測試方法
3．2．1測試原理
3．2．2數值算例
3．2．3非線性剛度與阻尼的頻域測試流程
3．3複合薄板非線性剛度與阻尼測 試實例
3．3．1非線性剛度與阻尼的時域測試結果及分析
3．3．2非線性剛度與阻尼的頻域測試結果及分析
3．4本章小結

第4章纖維增強複合薄板固有特性分析方法
4．1複合薄板理論模型的建立
4．1．1位移場
4．1．2應變一位移關係
4．1．3本構方程
4．1．4應變能求解
4．1．5動能求解
4．2基於里茨法的固有特性求解
4．2．1振動位移的假設
4．2．2基於正交多項式法的振型函數假設
4．2．3基於雙向梁函數法的振型函數假設
4．2．4最大應變能和最大動能的求解
4．2．5基於里茨法獲得自由振動方程
4．3纖維增強複合薄板固有特性分析流程
4．4兩種固有特性分析方法的對比及其實驗驗證
4．4．1實驗對象
4．4．2實驗測試過程及對比驗證結果
4．5本章小結
……
第5章纖維增強複合薄板振動響應特性分析方法
第6章纖維增強複合薄板阻尼特性分析方法
第7章具有振幅依賴性的纖維增強複合薄板非線性振動特性分析方法
第8章纖維增強複合材料參數的辨識方法
參考文獻