1
УДК 620.22
Рассеяние энергии
при колебаниях композитных оболочек
© А.А. Смердов
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия
Рассмотрены вопросы демпфирования колебаний композитных оболочек. На осно-
ве энергетического подхода и технической теории демпфирования выведены рас-
четные формулы для коэффициентов диссипации и величин относительной мощ-
ности диссипации, соответствующих каждой форме колебаний многослойных
ортотропных цилиндрических оболочек. Аналогичные зависимости выведены
также для трехслойных оболочек с легким (сотовым) заполнителем и многослой-
ными композитными обшивками. Проведено численное исследование эффективно-
сти применения углепластиков в крупногабаритных композитных оболочках высо-
кого демпфирования с различными схемами армирования. Показан немонотонный
характер зависимости исследуемых характеристик демпфирования как от пара-
метров волнообразования, так и от ориентации материала в слоях обшивок трех-
слойной оболочки.
Полученные результаты могут найти применение, например,
при разработке методов акустической защиты выводимых на орбиту космиче-
ских аппаратов.
Ключевые слова:
композит, оболочка, колебания, демпфирование, трехслойная
структура.
К числу преимуществ композитных оболочек, помимо малой мас-
сы и высокой несущей способности, относятся также высокие (на один-
два порядка выше, чем у металлических) коэффициенты диссипации
[1, 2]. Существенным преимуществом при этом является возможность
управления коэффициентами диссипации путем целенаправленного
изменения параметров структуры композитного материала.
Важность задач такого рода можно проиллюстрировать следую-
щим примером. Качество трехслойных обтекателей современных ра-
кет-носителей определяется не только их несущей способностью и
массовыми характеристиками, но и способностью обеспечить аку-
стическую защиту выводимого на орбиту полезного груза при внеш-
нем акустическом воздействии с уровнем акустического давления до
160 дБ. Согласно экспериментальным данным [3], пропускание звука
в основном происходит в зонах частотного спектра, совпадающих
с собственными частотами (рис. 1). Характеристики акустической
проницаемости оболочечных конструкций трехслойных обтекателей
на собственных частотах определяются в основном диссипативными
характеристиками оболочки. Для радикального улучшения звукопо-
глощающих характеристик трехслойных панелей и оболочек необхо-
дима оптимизация образующих их композитных структур.
