壁板氣動彈性復(fù)雜響應(yīng)研究.pdf

1、壁板顫振是氣動彈性系統(tǒng)在慣性力、氣動力以及彈性力相互作用下的一種典型自激振動，高速飛行器的出現(xiàn)使得該領(lǐng)域的研究成為當(dāng)前的一個(gè)熱點(diǎn)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在航空航天、風(fēng)力發(fā)電、土木結(jié)構(gòu)等工程領(lǐng)域，壁板顫振得到了極為重要的關(guān)注?；凇irchhoff-love假設(shè)，考慮以Von-Karman薄板理論的幾何大變形，氣動力采用了活塞理論，本文分別采用Galerkin方法和微分求積方法對二維薄板和三維薄板的氣動彈性問題進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究，主要工

2、作包括以下幾個(gè)內(nèi)容： 1采用Hamilton變分原理建立了二維薄板在氣動載荷作用下的非線性動力學(xué)方程，采用Hopf分叉的代數(shù)判據(jù)對壁板氣動彈性系統(tǒng)的穩(wěn)定性及分叉進(jìn)行研究。對于多自由度系統(tǒng)，以往直接采用經(jīng)典的Hopf理論判斷分叉點(diǎn)時(shí)，對其橫截條件的研究是技術(shù)難點(diǎn)之一。本文利用Hopf分叉的代數(shù)判據(jù)導(dǎo)出了兩端簡支薄板發(fā)生Hopf分叉的臨界流速表達(dá)式，技術(shù)上避開了直接對其橫截條件的判斷這一難點(diǎn)。由于高維系統(tǒng)平衡點(diǎn)解的穩(wěn)定性判斷隨系統(tǒng)維

3、數(shù)的增加，難度逐漸增大，因此采用中心流形定理將高維系統(tǒng)降為低維系統(tǒng)，并采用后繼函數(shù)方法對分叉后解的穩(wěn)定性進(jìn)行了相應(yīng)的研究，最后通過數(shù)值方法進(jìn)行了驗(yàn)證。 2考慮氣動加熱效應(yīng)，對粘彈性壁板的氣動彈性動力學(xué)行為進(jìn)行了研究。將溫度場考慮為定常均勻分布溫度場，溫度載荷以溫度應(yīng)力的方式作用于系統(tǒng)。研究了系統(tǒng)粘彈性阻尼系數(shù)和溫度載荷對顫振邊界以及壁板系統(tǒng)極限環(huán)幅值的影響，并來流動壓為參數(shù)對壁板系統(tǒng)的分叉行為進(jìn)行了研究。 3采用Gale

4、rkin方法對四邊簡支三維薄板的氣動彈性顫振進(jìn)行了研究。計(jì)算結(jié)果表明，在一定的來流動壓范圍內(nèi)系統(tǒng)是穩(wěn)定的。隨動壓的增大，系統(tǒng)呈現(xiàn)出周期倍化分叉序列直至產(chǎn)生混沌。并且在特定的參數(shù)區(qū)域，對于同一個(gè)動壓下，系統(tǒng)存在兩個(gè)甚至多個(gè)極限環(huán)，分別依賴于不同的初始條件。 4采用微分求積方法研究了兩端簡支二維薄板在氣動載荷作用下的非線性動力學(xué)行為。就系統(tǒng)參數(shù)對顫振臨界動壓和顫振頻率的影響與Galerkin方法的分析結(jié)果進(jìn)行了比較，取得了較一致的結(jié)