[发明专利]一种纤维增强复合材料弹性参数快速测定方法和系统

权利要求书

1.一种纤维增强复合材料弹性参数快速测定方法，其特征在于，包括步骤：

S100，通过外界激励，使处于亚真空密封声场环境中的具有各向异性层合结构的纤维增强复合材料试件(23)产生自由振动，通过音频收集装置(4)和数据采集装置(5)采集振动产生的声频信号；

S200，利用傅里叶变换分析获得声频信号的频谱，测得固有振动频率；

S300，将固有振动频率带入利用纤维增强复合材料有限元方法建立的结构振动固有振动频率计算模型中进行拟合，获得纤维增强复合材料试件(23)的材料参数结果。

2.根据权利要求1所述的一种纤维增强复合材料弹性参数快速测定方法，其特征在于，所述步骤S200中，利用傅里叶变换分析获得信号的频谱，测得结构的固有振动频率，包括步骤：

S201，将声频信号进行FFT变换；

S202，通过优化算法找出FFT变换后信号峰值对应的特征频率，即试件固有振动频率。

3.根据权利要求2所述的一种纤维增强复合材料弹性参数快速测定方法，其特征在于，所述通过优化算法对特征频率进行优化，包括步骤：

将声频信号进行FFT变换后得到信号曲线；

对所述信号曲线进行分段二次函数拟合，找出分段极值对应频率；

其中，分段宽度应小于信号峰宽度的四分之一。

4.根据权利要求3所述的一种纤维增强复合材料弹性参数快速测定方法，其特征在于，所述步骤300中，将固有振动频率带入利用纤维增强复合材料有限元方法建立的结构振动固有振动频率计算模型中进行拟合，获得各向异性层合结构复合材料的材料参数；包括步骤：

S301，通过拟合对材料参数进行数值模拟，获得材料参数；

S302，判断材料参数与所测固有振动频率是否吻合；若是则输出材料参数作为纤维增强复合材料试件(23)的材料参数结果；若否则再次拟合修正此材料参数。

5.根据权利要求4所述的一种纤维增强复合材料弹性参数快速测定方法，其特征在于，所述拟合方法，包括步骤：

S3011，预设待定材料参数；

S3012，调用基于有限元方法的自由振动数值计算模型，计算基于预设材料参数试件的固有振动频率；

S3021，利用最小二乘算法对实测特征频率和计算特征频率进行数据拟合，如未达到设定的精度要求，则修改有限元计算预设待定参数并再次调用模型计算，直至计算所得特征频率与试验所测频率吻合；

S3022，输出最后一次输入的预设材料参数，该结果即为所测得的材料参数结果。

6.一种纤维增强复合材料弹性参数快速测定系统，其特征在于，基于上述权利要求1-5任一所述的一种纤维增强复合材料弹性参数快速测定方法，测定系统包括密封声场容器(1)、试件组件(2)、激励组件(3)、音频收集装置(4)、数据采集装置(5)、真空装置(6)和数据分析处理装置(7)；

所述试件组件(2)和激励组件(3)置于所述密封声场容器(1)内部，所述试件组件(2)用于放置纤维增强复合材料试件(23)；所述激励组件(3)对向所述试件组件(2)，并对所述纤维增强复合材料试件(23)产生外界激励；所述音频收集装置(4)的收音端对向所述试件组件(2)，所述音频收集装置(4)的数据端连接至数据采集装置(5)，所述数据采集装置(5)连接至数据分析处理装置(7)；所述真空装置(6)通过真空管(13)路连通所述密封声场容器(1)。

7.根据权利要求6所述的一种纤维增强复合材料弹性参数快速测定系统，其特征在于，所述试件组件(2)包括支撑架(21)和柔性连接件(22)，所述支撑架(21)固定在所述密封声场容器(1)的内底部上，所述纤维增强复合材料试件(23)通过柔性连接件(22)固定于所述支撑架(21)上。