热噪声载荷作用下薄壁结构振动特性分析

发布时间：2022-12-04 16:12

　　随着高速飞行器的快速发展,飞行器的速度越来越快,这就导致了因摩擦而产生的高温载荷以及推力引起的强噪声载荷联合作用于飞行器结构表面,对其振动特性造成了很大影响。为了减重飞行器大量采用薄壁结构,那么研究薄壁结构在热噪声载荷作用下的屈曲特性、屈曲前后的振动及响应就具有非常重要的意义。本文基于Von Karman的大挠度非线性理论,利用有限元法对薄板的热屈曲问题、热屈曲前后的振动特性以及热噪声载荷联合作用下的非线性振动响应进行了分析。首先,基于热屈曲问题基本方程,利用变积法建立了薄壁结构热屈曲问题的变分原理,并进一步推导了该问题的有限元列式。得到了各阶临界屈曲温度和屈曲构型,分析了不同边界条件和不同长宽比对临界屈曲温度的影响。接下来,基于非线性动力学基本方程,利用变积法建立了薄壁结构热振动问题的变分原理,进而应用有限元法对薄板结构屈曲前后的振动特性进行了分析。通过计算结果发现屈曲之前频率随温度的升高而降低,屈曲之后频率随着温度的升高反而变大。本文把这种现象产生的原因归结为刚度的影响。同时本文也发现随着温度的升高,结构会依次丢失掉低阶的振型。本文利用有限平稳高斯白噪声模拟了随机噪声激励,采用Ne... 

【文章页数】：97 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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第1章 绪论
    1.1 课题背景和研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 热屈曲与热后屈曲研究现状
        1.2.2 热噪声环境下振动响应研究现状
    1.3 本文研究内容
第2章 有限元法介绍
    2.1 引言
    2.2 变分原理和微分方程的等效积分形式
        2.2.1 Lagrange乘子法
        2.2.2 变积法
    2.3 有限元离散过程
        2.3.1 三角形单元
        2.3.2 矩形单元
        2.3.3 矩形薄板单元
    2.4 边界条件的引入
        2.4.1 代入法
        2.4.2 乘大数法
    2.5 有限元方程的求解
        2.5.1 大型特征值问题
        2.5.2 非线性问题
    2.6 本章小结
第3章 薄壁结构热屈曲分析
    3.1 引言
    3.2 薄壁结构热屈曲基本方程
    3.3 薄壁结构热屈曲问题的变分原理
        3.3.1 简支边界条件
        3.3.2 固支边界条件
    3.4 有限元离散
        3.4.1 简支边界条件下的有限元方程
        3.4.2 固支边界条件下的有限元方程
    3.5 计算结果
        3.5.1 简支边界条件
        3.5.2 固支边界条件
    3.6 本章小结
第4章 薄壁结构热振动模态分析
    4.1 引言
    4.2 薄壁结构热振动基本方程
    4.3 薄壁结构热振动问题的变分原理
        4.3.1 简支边界条件
        4.3.2 固支边界条件
    4.4 有限元离散
        4.4.1 简支边界条件下的有限元方程
        4.4.2 固支边界条件下的有限元方程
    4.5 结构振动频率及振型的求解
    4.6 屈曲前计算结果
    4.7 屈曲后计算结果
    4.8 本章小结
第5章 热噪声联合作用下薄壁结构的非线性振动
    5.1 引言
    5.2 随机噪声激励的确定
    5.3 NEWMARK方法的应用
    5.4 计算结果
        5.4.1 时域计算结果
        5.4.2 频域计算结果
    5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]高温环境下结构模态试验技术[J]. 于开平,白云鹤,赵锐,周昊天.  力学与实践. 2018(01)
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[3]考虑后屈曲的2D C/SiC复合材料板热振动分析[J]. 贺尔铭,陈兵,张忠,程昊,宫文然.  强度与环境. 2016(04)
[4]力热载荷下的一般模态方程及热模态计算[J]. 王建民,原凯,张忠,程昊.  强度与环境. 2016(02)
[5]热声载荷下薄壁结构非线性振动响应分析及疲劳寿命预测[J]. 贺尔铭,刘峰,胡亚琪,赵志彬.  振动与冲击. 2013(24)
[6]热声载荷作用下薄壁结构的非线性响应特性[J]. 沙云东,魏静,高志军,赵奉同,鲍冬冬.  航空学报. 2013(06)
[7]热-噪声载荷作用下薄壁结构非线性动态响应分析[J]. 李纪永,李舜酩,沙云东.  机械科学与技术. 2012(07)
[8]高超声速飞行器结构热模态试验国外进展[J]. 程昊,李海波,靳荣华,吴振强,张伟.  强度与环境. 2012(03)
[9]Aerothermal-aeroelastic two-way coupling method for hypersonic curved panel flutter[J]. YANG Chao,LI GuoShu* ＆ WAN ZhiQiang School of Aeronautics Science and Engineering,Beijing University of Aeronautics and Astronautics,Beijing 100191,China.  Science China（Technological Sciences）. 2012(03)
[10]反对称角铺设复合材料层合板热后屈曲和模态跃迁分析[J]. 钟轶峰,余文斌.  振动与冲击. 2011(08)

硕士论文
[1]基于激光非接触测量的热模态试验技术[D]. 崔嵩.南京航空航天大学 2012



本文编号：3708582