加筋板在热声载荷作用下的非线性动态响应分析

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1、第30卷第6期2013年12月沈阳航空航天大学学报JoumalofShenyangAerospaceUniversityV01．30No．6Dec．2013文章编号：2095—1248(2013)06—0001—07加筋板在热声载荷作用下的非线性动态响应分析钟皓杰，沙云东，魏静(沈阳航空航天大学航空航天工程学部(院)，沈阳110136)摘要：先进航空航天飞行器为减轻重量而大量采用薄壁结构，随着飞行速度的提高，其面临着的日益严峻的高温强噪声工作环境，会使得薄壁结构在复杂的应力应变状态下产生大挠度非线性响应，严重影响了飞行器的工作可靠性。给出了热声载

2、荷作用下薄板结构的大挠度运动方程，分析了发生热屈曲的临界温度，并运用有限元方法进行数值模拟，分别计算了四边筒支薄壁板与加筋板在相同有限带宽高斯白噪声载荷和变化温度下的动态响应，比较了两种结构在相同热声载荷环境下的非线性动态响应特征。关键词：加筋板；热声载荷；动态响应；热屈曲中图分类号：V214．4文献标志码：Adoi：10，3969／j．issn．2095—1248．2013．06．001Nonlineardynamicresponseofstiffenedplatessubjecttothermo-acousticloadingsZHONGHa

3、o-jie，SHAYun-dong，WEIJing(FacultyofAerospaceEngineering，ShenyangAerospaceUniversity，Shenyang110136)Abstract：Alargenumberofthin-walledstructureshavebeenadoptedinadvancedaerospaceflightvehiclestoreduceweight．Becauseoftheincreasinglyseriousworkingcondition，theyaresubjecttocombin

4、edexcita·tionofelevatedthermalloadandhighlevelacousticload．Itwillgeneratealargedeflectionnonlinearrespon—sesunderacomplexstress-strainstate，andtheworkingreliabilityoftheaircraftwillbeaffectedseriouslyinthiscase．ThispaperanalyzesthecriticalloadingofthermalbucklingbaseonVonKarm

5、anlargedeflectionequationforthin—walledstructures．Thedynamicresponseofsimply—supportedaluminumalloythin—walledplateandstiffenedplateunderthesanleSPLbutdifferenttemperaturehasbeencalculatedwithFEM．Thecharacteristicsoftheirnonlineardynamicresponsehavebeencompared．Keywords：stiff

6、enedplates；thermo·acousticloadings；dynamicresponse；thermalbuckling现代航空航天工程中，为了减轻飞行器重量，大量采用薄壁板壳结构，如导弹的翼面、弹头，发动机燃烧室火焰筒，隔热防护板，飞行器蒙皮等¨。2o。加筋板结构是飞行器结构的典型部件，常用于飞行器机身、机翼和尾翼等此类主承力构件中pJ，可以显著提高结构的承载能力。这些结构在工作时承受着热载荷、机械力载荷、声载荷、压力载荷联合作用，产生复杂的振动应力。国外研究表明，高超音速飞行器构件结构表面壁板承受的噪声载荷最高可达180dB，温度

7、最高可达3000下‘4。5o。构件长期暴露在这种复杂环境下会引起结构的疲劳失效，严重威胁飞行器可靠性。另外，对于此类受压板件，在热声载荷作用下的稳定性也是结构设计时的主要因素之收稿日期：2012一11—09作者简介：钟皓杰(1989一)，男，江西赣州人，在读硕士，主要研究方向：航空发动机强度、振动及噪声，E·mail：；沙云东(1966一)，男，黑龙江阿城人，教授，主要研究方向：航空发动机强度、振动及噪声，E—mail：ydsha2003@vip．sinacorn。2沈阳航空航天大学学报第30卷一∞o。C．Mei等¨1曾采用FEM研究了热声载荷作

8、用下梁的动态响应，C．F．Ng旧-9]曾基于VonKarman方程，利用Galerkin法推导出单模态方程，结合试验研究了薄壁板和曲板在