航空薄壁板结构在噪声载荷作用下响应的研究

【类型】学位论文

【关键词】 method,sonic,spectrum,analyzing power,structure response,fatigue thin,panel,density variation

【摘要】本文结合航空科学基金课题(课题号：02C54007)完成，主要研究飞行器薄壁结构在高声级宽频带随机噪声载荷作用下的响应问题，这是研究结构声疲劳问题的基础。声疲劳问题的研究主要包括三方面：1．建立随机噪声载荷模型；2．计算结构在随机噪声载荷作用下的响应；3．预测结构的疲劳寿命。本文重点研究结构在随机噪声载荷作用下位移响应和应力响应的计算方法。在基本理论研究基础上，建立了结构响应的计算模型。选取具有固支边界和简支边界的矩形金属薄壁板单元作为研究对象，在时域和频域中研究该薄壁板在噪声载荷作用下响应的计算方法，并完成了位移响应和应力响应的计算。 1．采用MileS单自由度理论，假定噪声载荷作用下结构响应以基频为主，选取试验测得的飞机地面开车喷流噪声载荷作为输入，计算四边固支和四边简支矩形薄壁板上各点的位移响应、速度响应、加速度响应和应力响应的均方值，并将计算结果与试验数据进行比较。计算结果给出了该矩形薄壁板上各点位移响应均方值和应力响应均方值的分布，应力响应最大的位置是结构上容易出现疲劳破坏的位置。 2．根据弹性力学中薄板的振动理论，计算出结构的各阶振动模态。从薄板的振动微分方程出发，引入结合受纳函数，以有限带宽高斯白噪声载荷和试验测得的噪声载荷作为输入，采用功率谱密度方法计算结构上各点位移响应的功率谱密度和应力响应的功率谱密度。该方法在频域揭示了声激励、结构固有特性和响应的关系，为薄壁板结构设计中避免出现声疲劳破坏提供理论依据。 3．根据弹性力学中的能量原理，采用变分法求解薄壁板结构在随机噪声载荷作用下的大挠度弯曲问题，计算出薄壁板结构中各点位移响应和应力响应的时间历程。Miles单自由度理论和功率谱密度方法均基于薄板的小挠度弯曲假设，考虑到在高声级随机噪声载荷作用下结构响应有时是大挠度的，而且，目前大多数疲劳分析都是在时域内进行的，本文采用变分法求解薄壁板结构在随机噪声载荷作用下的大挠度弯曲振动响应，具有创新性。 本文研究的航空薄壁板结构在随机噪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板结构的声疲劳问题、提高结构动强度具有重要意义。

【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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