石墨烯增强夹层板

针对航空航天与低空经济动力系统对轻质高强叶片的需求，提出了一种石墨烯功能梯度增强且含金属多孔芯层的预扭悬臂板结构，旨在有效改善旋转工况下的弯曲刚度和振动特性。

Chengmin, Nie · Fu, Guo · 郝育新 · 谷晓军

Applied Mathematics and Mechanics (English Edition) 2026

技术优势

能准确预测振动

用修正的Halpin-Tsai模型和混合法则确定石墨烯与孔隙分布参数，结合经典板理论和Rayleigh-Ritz法求解自由振动，模型精度经文献结果验证。

能调节频率和刚度

研究了石墨烯分布、孔隙分布、长厚比、层厚比、预扭角和转速对固有频率的系统影响，为叶片设计提供参数依据。

应用场景

• 轻量化叶片结构：该模型可直接用于轻量化叶片固有频率设计，避免共振并提升结构效率。
• 低空飞行器动力：针对低空飞行器动力系统，预扭旋转叶片模型可优化高速旋转下的动态特性。
• 碳纤维复合材料替代：石墨烯增强金属多孔夹层结构提供了一种非碳纤维的轻质高强方案。
• 高级多孔复合材料：通过调控石墨烯和孔隙分布可定制弯曲刚度与振动性能，拓展多孔复合材料应用。