超音速气流中受热壁板的非线性颤振特性

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1、第31卷第1期2014年2月沈阳航空航天大学学报JournalofShenyangAerospaceUniversityVOL31No．1Feb．2014文章编号：2095—1248(2014)01—0020—04超音速气流中受热壁板的非线性颤振特性王广胜1，杨晓东2(1．沈阳航空航天大学航空航天工程学部(院)，沈阳110136；2．北京工业大学机电工程学院，北京100124)摘要：随着高速飞行器技术的快速发展，壁板热颤振成为国内外研究人员的关注热点。壁板热颤振对飞行器性能有重大影响，甚至影响飞行安全。以超音速气流下的无限展长二维壁板结构作为研究

2、对象，计入热效应的影响，根据Kirchhoff平板理论和VonKarman大变形几何非线性壁板理论建立系统的运动微分方程。并以壁板在x=0．25处为算例绘制了其前三阶弯曲构型的静态分岔图，对不同轴向载荷条件下壁板的屈曲构型进行了分析。考虑到温差△r是影响热应力的重要因素，对比了不同温差条件下，壁板的静气动弹性变形图，结果表明，温差越大，壁板偏离静平衡位置的位移越大。关键词：一般力学；热颤振；壁板颤振；超音速气流；气动热效应中图分类号：0322文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．2095—1248．2014．01．005Nonlin

3、earthermalflutterfeaturesofheatedpanelsinsupersonicairflowWANGGuang—shen91，YANGXiao—don92(1．FacultyofAerospaceEngineering，ShenyangAerospaceUniversity，Shenyang110136；2．SchoolofMechanicalandElectricalEngineering，BeijingUniversityofTechnology，Beijing100124)Abstract：Panelthermalf

4、lutterhasbecometheresearchfocusbothathomeandabroadwiththerapiddevel—opmentofhigh—speedcrafttechnology．Panelthermalflutterhasagreatinfluenceonvehicleperformance，andevenaffectstheflightsafety．Thenonlinearflutteranalysisofpanelwiththermaleffectiscarriedout．BasedontheKirchhoffthi

5、nplatetheoryandtheVonKarman’Snonlinearlargedeformationstrain-displace—mentrelations．thedynamicequationsoftheflatpanelareestablished．Thepapertakesthepointatx=0．25asanexampletodrawitsfirstthreecurvedconfigurationstaticbifurcationdiagrams，andthebucklingcon-figurationofpanelofdif

6、ferentaxialloadconditionsisanalyzed．Asthedifferenceintemperatureisanim—portantfactoraffectingthethermalstress，thepapercomparestheelasticdeformationofdifferenttemperatureconditions，andresultsshowthatthegreaterthetemperaturedifferenceis，thegreaterdisplacementofthepaneldeviation

7、frommestaticequilibriumpositionwillbe．Keywords：generalmechanics；thermalflutter；panelflutter；supersonicflow；aerodynamicheatingeffect随着超音速飞行器技术的飞速发展，飞行器的飞行马赫数越来越高。对于高马赫数(一般大于2．2)飞行的飞行器，由于超音速和高超音速的气流绕经飞行器，气流受强烈的压缩作用将会导致温度的升高，而且边界层内的剧烈摩擦作用也将会使气体温度大大升高，从而导致飞行器结构温度升高。所以，对于此类飞行器在颤振设

8、计中需考虑气动加热的影响，壁板的热颤振问题成为收稿日期：2013—05—28基金项目：国家自然科学基金(项目编号：11172010，10