薄壁构件试验模型的动力学相似设计方法

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1、第42卷第1期2016年2月航空发动机AeroengineV01．42No．1Feb．2016薄壁构件试验模型的动力学相似设计方法王有，，罗忠，，曲涛2，王德友3，刘永泉3(1．东北大学机械工程与自动化学院，沈阳110819；2，空军驻沈阳地区代表室，沈阳110031；3．中航工业沈阳发动机设计研究所，沈阳110042)摘要：针对由薄壁构件相似模型试验结果预测原型动力学特性的问题，建立了统一的数学模型，并基于方程分析法推导了动力学相似关系。通过对薄壳单元进行受力分析，推导得到薄壁构件的微分方程，并通过微分方程得到完全几何相似模型可准确预测原型动力学特性的相似关系。在建立薄壁构件结构

2、参数对固有频率的敏感性与相似因子指数的比值关系基础上，提出薄壁构件不完全几何相似模型与原型的动力学相似关系(即畸变相似关系)的确定方法。最后给出基于敏感性分析的薄壁构件精确畸变相似关系设计流程，为薄壁构件相似试验模型的设计及动力学特性的预测提供参考。关键词：薄壁构件；相似设计；畸变相似关系；敏感性；试验模型中图分类号：V214文献标识码：Adoi：i0．13477／j．cnki．aeroengine．2016．01．007DynamicSimilitudeDesignMethodOfExperimentalModelsforThinWailedStructuresWANGYoul，

3、LUOZhon91，QUTa02，WANGDe—you3，LIUYong—quan3(1．SchoolofMechanicalEngineeringandAutomation，NortheasternUniverSity，Shenyang110819；2．MilitaryRepresentativeOfficeofAirForceinShenyang，Shenyang110031；3．AVICShenyangEngineDesignandResearchInstitute，Shenyang110042)Abstract：Aimingattheproblemthatexperimen

4、talresultsofelasticthinwalledstructuressimilitudemodelspredictdynamiccharacteristicsoftheprototype，theunifiedmathematicalmodelwasestablishedanddynamicscalinglawswasproposedbasedontheequationanalysismethod．TheunifiedgovemingequationofelasticthinwalledstructureswasfirstlYobtainedbythestressanaly

5、sisofashellelement，andthescalinglawwasdeducedbetweenthegeometricallycompletemodelandtheprototypebasedontheunifiedgoverningequation．Onthebasisofestablishingtheratiorelationshipbetweenindexesofscalingfactorsandsensitivityresultsofstructuralparametersforthenaturalfrequency．andthemethodofdetmminin

6、gthedynamicscalinglaw(distortedscalinglaw)wasproposedbetweenthegeometricallYpartialsimiIitudemodelsandtheprototype．Finally，thedesignprocedureofdeterminingaccuratedistortedscalinglawswasgivenoutbasedonthesensitivityanalysis，whichpmvidedthedesignmethodofsimilitudemodelsandthepredictionofdynamicc

7、haracteristicsforelasticthinwalledstructures．Keywords：thinwalledstructures；similitudedesign；distortedscalinglaw；sensitivity；testmodelO引言薄壁构件通常是指厚度与结构件最小平面跨度之比在1／80和1／5之间的弹性结构件『1I。在工程应用中，由于薄壁结构件具有结构简单、抗弯刚度大等优点，被广泛应用于航空航天、海洋机械、化工机械等工程领域12