航空薄壁柱壳结构在噪声激励下振动响应的研究

【类型】学位论文

【作者】苏志敏 

【关键词】 边界元法,振动响应,薄壁柱壳结构,有限元法,声疲劳,随机声载荷

【摘要】薄壁结构在随机声载荷作用下的振动响应，特别是应力响应研究是估算结构声疲劳的基础和关键。针对声疲劳问题，本文主要研究了薄壁结构在随机声载荷激励下振动响应的计算方法。应用所研究的数值方法完成了薄壁柱壳在随机声载荷作用下振动响应的计算和分析，在此基础上，还完成了某型航空发动机燃烧室火焰筒薄壁结构在燃烧室内部噪声载荷作用下的振动应力响应计算，分析了该结构的应力响应特征。 1．论述了薄壁柱壳结构振动的有关理论及其声载荷描述方法。从薄壳结构的振动理论出发，给出了薄壳结构的自由振动方程及受迫振动方程，还给出了应力计算公式。 2．研究了一种基于耦合的有限元+边界元分析薄壁柱壳结构在声激励下振动响应的计算方法。详细论述有限元法和边界元法的基本理论和相关表达式，以及二者的耦合关系式；采用有限元法来分析结构的动力学特性，采用边界元法处理作用到结构上的载荷声场，并通过接触面的边界条件把结构振动方程与声激励方程联立求解，获得了薄壁柱壳结构在声激励下的振动响应。 3．完成了薄壁柱壳结构在随机声载荷作用下振动响应的计算和分析。利用所研究的耦合的有限元+边界元方法，计算了薄壁圆柱壳和两种不同开孔方式的圆柱壳结构在不同声压级有限频率带宽声载荷作用下的位移和应力响应，通过对计算结果的分析比较，得到了该柱壳结构在随机声载荷作用下的响应特征。 4．完成了某型航空发动机燃烧室火焰筒薄壁结构在燃烧室内部噪声载荷作用下振动应力响应的计算，并分析了该结构的应力响应特征。在火焰筒薄壁结构有限元建模和模态分析基础上，利用耦合的有限元+边界元法，并根据弹性力学理论，综合计算出火焰筒内壁和外壁薄壳结构的振动应力响应，并分析了该薄壁结构在高能级宽频带噪声载荷作用下的应力响应特征。 本文研究的航空薄壁柱壳结构在随机声载荷作用下响应的计算方法和获得的计算结果，对分析和解决航空薄壁柱壳结构的声疲劳问题及提高结构的动强度具有重要的工程应用价值。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】沈阳航空工业学院

【学位授予年度】2016

【导师姓名】沙云东

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