薄壁板结构随机声激励振动响应计算与分析

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1、第31卷第4期沈阳航空航天大学学报V01．31No．4兰Q!垒主!旦!竺旦翌兰!竺!墨皇!里兰璺里壁垒!翌!旦璺!里堕里!∑!!!!堕垒旦g：兰Q!垒文章编号：2095—1248(2014)04—0023—06薄壁板结构随机声激励振动响应计算与分析张国治，沙云东，朱林，冯飞飞(沈阳航空航天大学航空航天工程学部(院)，沈阳110136)摘要：针对航空发动机压气机转子叶片结构声振动问题，建立了薄壁板有限元简化模型，基于耦合有限元／边界元法对薄壁板在行波加载下随机声激励振动响应进行了仿真计算，得到了在不同声压级下的应力响应结果。改变声载荷激励方向，分别对薄壁板施加单音

2、噪声激励和宽频随机噪声激励，通过仿真计算得到了不同角度随机声激励下薄壁板振动响应频响曲线。对比分析发现，薄壁板模态振型与噪声加载方向是引起薄壁板共振的重要因素。关键词：薄壁板；耦合有限元／边界元法；行波加载；随机声激励；振动响应中图分类号：V214．4文献标志码：Adoi：10．3969几issn．2095—1248．2014．04．005Calculationandanalysisonvibrationresponseoftllin-panelsunderrand岫acousticloadZHANGGuo—zhi，SHAYun—dong，ZHULin，FENG

3、Fei—fei(FacultyofAemspaceEngineering，shenyangAemspaceUlliVersity，Shenyang110136)Abstract：Tos01vet11es劬cture—acousticpmblemsof血ecoInpressorrotorbladesofaircraftengines，asim—plifiedfiniteelementmodelofmin．panelstmctIlreiscreated．BasedontheFEM／BEM，t11esimulationofthemin．panelsmlctIlrefo

4、rⅡavelingwaveloadingistakenunderrandomacousticexcitationt0obtainmestressresponseresultsofmestnlctureatdifferentsoundpressurelevels．ThetoneacousticexcitationalldbmadbandraIldomacousticexcitationinVariousdirectionsareappliedontllinpaIlels．Throughsimulation，theVibrationf诧quencyresponsec

5、urvesareobtained．ThecomparatiVea11alysisshowsmatthemodelshapeandacousticloadingdirectionaremekeyfactorsofmemin—panelstmctureresonance．KeyworIls：min—panel；FEM／BEM；propagationwaVe10ading；randomacousticexcitation；Vibrationre—sponse压气机转子叶片是航空发动机的关键零部件之一，对发动机的整体性能特别是安全性和可靠性影响重大，转子叶片数量多、工作

6、条件恶劣。而且处于气流场、压力场、声场、温度场等多场耦合的复杂工作环境下，致使其应力水平均较高，容易因振动而产生高循环疲劳，导致裂纹、折断等故障，造成严重事故。因此，研究压气机转子叶片的振动特性对于航空发动机的稳定性有重要意义⋯。二十世纪50年代，首次发现高强度喷气噪声对飞机结构造成破坏，结构声疲劳破坏问题开始受到研究部门的重视旧J。随后，科研工作者对航空结构声振动问题做了大量的研究。弹性结构振动分析方法可分为解析法、数值法和试验法，其中数值分析方法主要有：有限元法旧‘4J，边界元收稿日期：2013—10—15作者简介：张国治(1986一)，男，吉林柳河人，在读

7、研究生，主要研究方向：航空发动机强度振动及噪声，Elmajl：zhangguozhi617@163．com；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—majl：ydsha2003@Vip．sina．com。沈阳航空航天大学学报第31卷法"o，有限形边界元法‘6o和统计能量法。有限元法由于其容易模拟复杂结构数值计算，被广泛应用于仿真计算中，但在无限流场中，有限元法不能将全部流场进行离散，只能进行有限截断，这必然导致一定的误差；边界元法只在求解域边界上进行离散，在域内进行解析，计算简单、适应性强、精度高，但其无法计算

8、结构振动；有限形边界元法