本文主要研究内容
作者林华刚（2019）在《超声速气流中复合材料结构的气动弹性颤振研究》一文中研究指出：近年来,超声速和高超声速飞行器大量涌现,其结构部件的工作环境非常恶劣,为了能在高温、腐蚀、振动等复杂工况下工作,复合材料在航空航天领域得到广泛应用。相比以往的情形,飞行器设计中常用板壳结构的边界条件也发生了改变,这给复杂飞行环境下复合材料结构气动弹性颤振研究带来了挑战。颤振是结构在气动力、惯性力和弹性力相互耦合下发生的一种自激振动,它是结构动强度中最重要的气动弹性问题。当颤振发生时,结构一般呈现有限幅值的极限环振动,对飞行器结构的疲劳强度、飞行性能和飞行安全带来不利影响。同时随着飞行马赫数的提高,气动热效应带来结构刚度下降,产生热应力、热应变和材料烧蚀等现象,因此在超声速气动弹性研究中需要考虑热载荷对结构颤振稳定性的影响。本文深入研究了超声速气流中复合材料板壳结构的振动特性和气动弹性颤振行为。其主要研究内容如下:给出一种基于人工弹簧技术和Rayleigh-Ritz法确定弹性支撑、弹性连接板壳结构自由振动特性的统一方法,通过在边界和连接处布置人工弹簧来模拟弹性支撑和弹性连接,结构的位移场通过自由梁函数、修正Fourier级数和特征正交多项式三种不同的试函数表示。考虑人工弹簧的变形势能,借助Rayleigh-Ritz法给出了结构固有频率和振型函数的统一解形式。比较不同试函数在求解结构频率时的正确性、收敛性和计算效率差异;讨论不同弹簧刚度下板壳结构自由振动特性。针对以往气动弹性以及振动特性分析均集中于经典边界结构的问题,考虑均匀温度升高带来的热应变效应,基于弹性支撑结构的模态函数,讨论超声速气流中复合材料层合板结构的振动及颤振特性。采用von Kármán大变形理论描述层合板的非线性位移-应变关系,气动力采用一阶准定常活塞理论,推导了层合板结构颤振的非线性偏微分方程,通过假设模态法和Garlerkin法将偏微分方程组离散成常微分运动方程。采用频域分析方法讨论弹簧刚度、不同边界对层合板固有频率、热屈曲和颤振稳定性的影响;分析来流动压因素对壁板非线性动力学响应的作用。考虑非均匀温度场中弹性支撑圆柱壳结构,通过求解稳态热传导方程得到温度沿厚度方向的梯度分布,考虑结构材料属性是温度和位置坐标的函数,基于线性活塞理论建立超声速气流中弹性支撑圆柱壳结构的气动弹性方程。利用Rayleigh-Ritz法给出的圆柱壳结构的模态函数离散系统的偏微分运动方程,其中试函数由Gram-Schmidt过程构造的正交多项式簇组成。分析圆柱壳体积分数指数、不同边界、不同温度场载荷对圆柱壳振动特性和颤振边界的影响。建立高超声速气流中壁板结构的流-固-热耦合模型,通过热-气动弹性耦合迭代计算,研究非均匀加热情况下结构的非线性动力学行为。采用Ecoker参考温度法和热流方程计算结构表面热流;采用显示有限差分递推格式计算沿弦向和厚度方向的二维瞬态热传导方程,给出了结构的瞬态温度场分布。整个耦合计算中,考虑结构材料属性、热膨胀系数等参数随温度实时变化,弹性变形对气动加热、气动加热对平板刚度的影响,计算壁板结构在气动热-气动弹性耦合作用下的时域响应,并与稳定温度场中结构的非线性响应做了对比。
Abstract
jin nian lai ,chao sheng su he gao chao sheng su fei hang qi da liang chong xian ,ji jie gou bu jian de gong zuo huan jing fei chang e lie ,wei le neng zai gao wen 、fu shi 、zhen dong deng fu za gong kuang xia gong zuo ,fu ge cai liao zai hang kong hang tian ling yu de dao an fan ying yong 。xiang bi yi wang de qing xing ,fei hang qi she ji zhong chang yong ban ke jie gou de bian jie tiao jian ye fa sheng le gai bian ,zhe gei fu za fei hang huan jing xia fu ge cai liao jie gou qi dong dan xing chan zhen yan jiu dai lai le tiao zhan 。chan zhen shi jie gou zai qi dong li 、guan xing li he dan xing li xiang hu ou ge xia fa sheng de yi chong zi ji zhen dong ,ta shi jie gou dong jiang du zhong zui chong yao de qi dong dan xing wen ti 。dang chan zhen fa sheng shi ,jie gou yi ban cheng xian you xian fu zhi de ji xian huan zhen dong ,dui fei hang qi jie gou de pi lao jiang du 、fei hang xing neng he fei hang an quan dai lai bu li ying xiang 。tong shi sui zhao fei hang ma he shu de di gao ,qi dong re xiao ying dai lai jie gou gang du xia jiang ,chan sheng re ying li 、re ying bian he cai liao shao shi deng xian xiang ,yin ci zai chao sheng su qi dong dan xing yan jiu zhong xu yao kao lv re zai he dui jie gou chan zhen wen ding xing de ying xiang 。ben wen shen ru yan jiu le chao sheng su qi liu zhong fu ge cai liao ban ke jie gou de zhen dong te xing he qi dong dan xing chan zhen hang wei 。ji zhu yao yan jiu nei rong ru xia :gei chu yi chong ji yu ren gong dan huang ji shu he Rayleigh-Ritzfa que ding dan xing zhi cheng 、dan xing lian jie ban ke jie gou zi you zhen dong te xing de tong yi fang fa ,tong guo zai bian jie he lian jie chu bu zhi ren gong dan huang lai mo ni dan xing zhi cheng he dan xing lian jie ,jie gou de wei yi chang tong guo zi you liang han shu 、xiu zheng Fourierji shu he te zheng zheng jiao duo xiang shi san chong bu tong de shi han shu biao shi 。kao lv ren gong dan huang de bian xing shi neng ,jie zhu Rayleigh-Ritzfa gei chu le jie gou gu you pin lv he zhen xing han shu de tong yi jie xing shi 。bi jiao bu tong shi han shu zai qiu jie jie gou pin lv shi de zheng que xing 、shou lian xing he ji suan xiao lv cha yi ;tao lun bu tong dan huang gang du xia ban ke jie gou zi you zhen dong te xing 。zhen dui yi wang qi dong dan xing yi ji zhen dong te xing fen xi jun ji zhong yu jing dian bian jie jie gou de wen ti ,kao lv jun yun wen du sheng gao dai lai de re ying bian xiao ying ,ji yu dan xing zhi cheng jie gou de mo tai han shu ,tao lun chao sheng su qi liu zhong fu ge cai liao ceng ge ban jie gou de zhen dong ji chan zhen te xing 。cai yong von Kármánda bian xing li lun miao shu ceng ge ban de fei xian xing wei yi -ying bian guan ji ,qi dong li cai yong yi jie zhun ding chang huo sai li lun ,tui dao le ceng ge ban jie gou chan zhen de fei xian xing pian wei fen fang cheng ,tong guo jia she mo tai fa he Garlerkinfa jiang pian wei fen fang cheng zu li san cheng chang wei fen yun dong fang cheng 。cai yong pin yu fen xi fang fa tao lun dan huang gang du 、bu tong bian jie dui ceng ge ban gu you pin lv 、re qu qu he chan zhen wen ding xing de ying xiang ;fen xi lai liu dong ya yin su dui bi ban fei xian xing dong li xue xiang ying de zuo yong 。kao lv fei jun yun wen du chang zhong dan xing zhi cheng yuan zhu ke jie gou ,tong guo qiu jie wen tai re chuan dao fang cheng de dao wen du yan hou du fang xiang de ti du fen bu ,kao lv jie gou cai liao shu xing shi wen du he wei zhi zuo biao de han shu ,ji yu xian xing huo sai li lun jian li chao sheng su qi liu zhong dan xing zhi cheng yuan zhu ke jie gou de qi dong dan xing fang cheng 。li yong Rayleigh-Ritzfa gei chu de yuan zhu ke jie gou de mo tai han shu li san ji tong de pian wei fen yun dong fang cheng ,ji zhong shi han shu you Gram-Schmidtguo cheng gou zao de zheng jiao duo xiang shi cu zu cheng 。fen xi yuan zhu ke ti ji fen shu zhi shu 、bu tong bian jie 、bu tong wen du chang zai he dui yuan zhu ke zhen dong te xing he chan zhen bian jie de ying xiang 。jian li gao chao sheng su qi liu zhong bi ban jie gou de liu -gu -re ou ge mo xing ,tong guo re -qi dong dan xing ou ge die dai ji suan ,yan jiu fei jun yun jia re qing kuang xia jie gou de fei xian xing dong li xue hang wei 。cai yong Ecokercan kao wen du fa he re liu fang cheng ji suan jie gou biao mian re liu ;cai yong xian shi you xian cha fen di tui ge shi ji suan yan xian xiang he hou du fang xiang de er wei shun tai re chuan dao fang cheng ,gei chu le jie gou de shun tai wen du chang fen bu 。zheng ge ou ge ji suan zhong ,kao lv jie gou cai liao shu xing 、re peng zhang ji shu deng can shu sui wen du shi shi bian hua ,dan xing bian xing dui qi dong jia re 、qi dong jia re dui ping ban gang du de ying xiang ,ji suan bi ban jie gou zai qi dong re -qi dong dan xing ou ge zuo yong xia de shi yu xiang ying ,bing yu wen ding wen du chang zhong jie gou de fei xian xing xiang ying zuo le dui bi 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自哈尔滨工业大学的林华刚，发表于刊物哈尔滨工业大学2019-12-07论文，是一篇关于壁板颤振论文,弹性支撑边界论文,结构振动论文,屈曲论文,气动热弹性论文,哈尔滨工业大学2019-12-07论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自哈尔滨工业大学2019-12-07论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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