熱效應(yīng)對高頻聲振響應(yīng)與疲勞壽命影響研究.pdf

1、高超聲速飛行器在其巡航和再入階段將會面臨噪聲載荷、熱載荷、和機械載荷等復(fù)雜的力學(xué)環(huán)境。噪聲載荷主要是由激波振蕩和湍流邊界層引起的，該噪聲不僅分布的頻段比較寬，而且含有豐富的高頻成份，會影響飛行器重要儀器設(shè)備的工作精度和可靠性;熱載荷會導(dǎo)致飛行器的承載力下降，對結(jié)構(gòu)的固有特性、動態(tài)響應(yīng)均會產(chǎn)生很大的影響。在熱聲載荷的聯(lián)合作用下會引起結(jié)構(gòu)劇烈聲振響應(yīng)，而且可能在快速地交變應(yīng)力作用下，引發(fā)裂紋的萌生、擴展，最終導(dǎo)致壁板、蒙皮等結(jié)構(gòu)疲勞破壞。因

2、此考慮熱-聲-振疲勞失效是飛行器設(shè)計階段必須關(guān)注的問題。
　　本文研究的主要內(nèi)容為典型結(jié)構(gòu)的熱-聲-振耦合及疲勞失效問題。首先采用有限元法探究如何獲取較高精度的耦合損耗因子。接著采用有限元法、統(tǒng)計能量分析分別研究了熱效應(yīng)對鋁合金壁板低頻、高頻聲振響應(yīng)以及疲勞壽命的影響。具體內(nèi)容如下:
　　1.典型結(jié)構(gòu)耦合損耗因子計算及誤差分析
　　采用有限元方法計算耦合損耗因子并和波法結(jié)果對比給出有限元方法誤差存在的原因。研究了L型板

3、的邊長、厚度、內(nèi)損耗因子、集中質(zhì)量以及邊界條件對耦合損耗因子計算精度的影響，為采用有限元方法計算出精確耦合損耗因子給出指導(dǎo)。最后研究了預(yù)應(yīng)力對Y型板耦合損耗因子的影響。
　　2.熱效應(yīng)對結(jié)構(gòu)低頻聲振響應(yīng)及疲勞壽命的影響
　　采用有限元法分別考察了溫度變化導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的剛度（彈性模量和熱應(yīng)力）、材料S-N曲線變化對鋁合金壁板低頻疲勞壽命的影響規(guī)律，進而分析了非均勻溫度場作用下結(jié)構(gòu)的疲勞壽命。
　　3.熱效應(yīng)對高頻聲振響應(yīng)及疲