超音速氣流影響下壁板的非線性動(dòng)力學(xué)分析.pdf

1、壁板是現(xiàn)代飛行器上一種很重要的結(jié)構(gòu)單元。在高速氣流作用下，壁板不僅會發(fā)生靜態(tài)屈曲變形，而且常常會出現(xiàn)顫振現(xiàn)象而導(dǎo)致壁板結(jié)構(gòu)的疲勞壽命降低，甚至產(chǎn)生破壞對航空結(jié)構(gòu)的可靠性造成影響。另外，當(dāng)高速飛行器機(jī)體發(fā)生振動(dòng)時(shí)，由于高速氣流和壁板支承運(yùn)動(dòng)的聯(lián)合作用，壁板系統(tǒng)會發(fā)生包括內(nèi)共振在內(nèi)的更為復(fù)雜和嚴(yán)重的強(qiáng)迫振動(dòng)，對結(jié)構(gòu)安全性的危害極大。目前，超音速飛行器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)正向柔性輕型方向發(fā)展，這使得壁板的穩(wěn)定性問題越來越突出。因此，研究各種條件下壁板的

2、穩(wěn)定性和動(dòng)力學(xué)行為對飛行器設(shè)計(jì)有很現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義?；诖?，本文將對超音速氣流作用下壁板的非線性動(dòng)力學(xué)問題進(jìn)行研究，具體內(nèi)容如下：
　　(1)對超音速氣流作用下的壁板系統(tǒng)進(jìn)行力學(xué)建模。利用一階活塞氣動(dòng)理論簡化壁板外部受到的氣動(dòng)力，根據(jù)Von Karman大變形理論和Hamilton原理建立了超音速氣流作用下壁板的橫向運(yùn)動(dòng)偏微分控制方程。對方程無量綱化和離散化后，得到了常微分方程組。
　　(2)對壁板系統(tǒng)的穩(wěn)定性和分岔問題進(jìn)行了

3、研究。利用羅斯-霍維茲判據(jù)得到了系統(tǒng)的穩(wěn)定性區(qū)域，發(fā)現(xiàn)在某些參數(shù)區(qū)域內(nèi)有多個(gè)平衡點(diǎn)共存的情況，并通過計(jì)算各平衡點(diǎn)處Jacobi矩陣的特征值確定了相應(yīng)平衡點(diǎn)的穩(wěn)定性，數(shù)值算例驗(yàn)證了理論分析的正確性。
　　(3)利用多元L-P法(MDLP)和增量諧波平衡法(IHB)對超音速氣流和支承運(yùn)動(dòng)聯(lián)合作用下壁板系統(tǒng)具有內(nèi)共振的橫向強(qiáng)迫振動(dòng)進(jìn)行研究，并對兩種方法的結(jié)果進(jìn)行比較分析。討論了前兩階主共振和組合共振響應(yīng)情況及內(nèi)共振與外激勵(lì)幅值的關(guān)系，并