噪声载荷条件下复合材料层合板动力学响应分析及疲劳寿命预报

发布时间：2017-06-28 02:03

  本文关键词：噪声载荷条件下复合材料层合板动力学响应分析及疲劳寿命预报，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,随着国家航空航天事业迅猛发展,对飞行器各方面都有了深入的研究,对飞行器结构声疲劳也有了更多关注。由于复合材料的高强度,在各类飞行器中应用最为广泛,复合材料层合板也是最容易因噪声载荷破坏的结构。复合材料声疲劳问题是关于动力学响应、损伤积累和破坏分析的问题。其中动力学响应计算是复合材料声疲劳分析的基础。噪声声压要远低于使层合板破坏的压力,但需要考虑到共振以及噪声的宽频等影响因素,因此需要对层合板在不同边界条件和不同结构形式条件下的响应进行进一步分析。噪声问题由来已久,多是研究隔声降噪问题,噪声响应方面报道较少,关于层合板孔洞和分层等复杂情况下的噪声响应急切需要研究分析。基于噪声响应分析进一步对复合材料开展声疲劳损伤和寿命分析也是薄壁复合材料结构在高分贝噪声条件下结构性能评价的研究重点。本文首先介绍了复合材料层合板噪声响应机理,建立了噪声载荷下层合板的动力学响应模型。对层合板的平衡微分方程、模态方程以及应力应变响应方程进行了推导。其次利用ABAQUS有限元软件计算了C/SiC、T300/HD03两种材料层合板的固有频率,研究了C/SiC材料层合板不同边界条件、孔洞以及分层对固有频率的影响,分析了T300/HD03材料层合板不同铺层角度和铺层位置对固有频率的影响。同时,将计算结果与其他论文中实验数据进行了对比,验证了结果的正确性。最后基于层合板应力应变响应方程和固有频率的计算,建立了层合板响应有限元模型。分析了空气影响、响应随着频率变化、不同声压级下层合板响应以及边界条件对响应影响,同时计算了不同情况下均方根值并且计算了疲劳寿命以及分析了累积损伤。本文研究航空航天复合材料层合板结构在各种不同情况下噪声响应计算方法和获得的结果,对分析和解决航空航天复合材料层合板结构声疲劳问题以及提高结构适用性具有重要意义。
【关键词】：声疲劳 固有频率 有限元分析 层合板 动力学响应
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V214.8
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-15
• 1.1 研究目的和意义8-9
• 1.2 国内外现状9-13
• 1.2.1 噪声载荷下复合材料层合板动力学响应研究方法9-11
• 1.2.2 噪声载荷下结构的疲劳寿命分析方法11-13
• 1.3 本文主要研究内容13-15
• 第2章 噪声载荷作用下复合材料层合板动力学响应理论15-26
• 2.1 引言15
• 2.2 层合板假设与模型15-18
• 2.3 复合材料层合板在噪声载荷作用下响应的频域求解18-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第3章 复合材料层合板动力学特性分析26-40
• 3.1 引言26
• 3.2 边界条件对固有频率的影响26-28
• 3.3 孔洞对层合板固有频率的影响28-31
• 3.4 分层对层合板固有频率的影响31-35
• 3.5 铺层角对层合板固有频率的影响35-39
• 3.6 本章小结39-40
• 第4章 噪声载荷下复合材料层合板动力学响应分析及疲劳寿命预报40-64
• 4.1 引言40
• 4.2 空气对声压分布的影响40-45
• 4.3 C/SiC层合板在噪声载荷条件的应力响应45-54
• 4.3.1 同一声压级下层合板响应分析45-49
• 4.3.2 不同声压级条件下层合板响应分析49-53
• 4.3.3 不同边界条件对层合板在噪声载荷条件下的响应分析53-54
• 4.4 复合材料层合板噪声疲劳损伤及寿命分析54-63
• 4.4.1 应力应变的有效值54-56
• 4.4.2 均方根值的有限元计算56-60
• 4.4.3 疲劳和损伤的计算60-63
• 4.5 本章小结63-64
• 结论64-65
• 参考文献65-70
• 致谢70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 曹茂国,李琳;薄壁板结构声激励载荷作用下的响应谱估算方法[J];航空动力学报;2000年03期

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4 沙云东;唐金;李纪永;张振;;基于局部应力应变场强法的结构声疲劳寿命估算[J];振动.测试与诊断;2012年S1期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 苏睿;复合材料—钛合金机械连接结构疲劳寿命预测研究[D];上海交通大学;2013年

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本文编号：492050