热声载荷作用下薄壁壳结构非线性响应及疲劳寿命估算.pdf

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1、第329．第3期2015年6月沈阳航空航天大学学报JournalofShenyangAerospaceUniversityVr01．32No．3Jun．2015文章编号：2095—1248(2015)03—0018—07热声载荷作用下薄壁壳结构非线性响应及疲劳寿命估算张国治，沙云东，朱林，冯飞飞(沈阳航空航天大学辽宁省航空推进系统先进测试技术重点实验室，沈阳110136)摘要：高超飞行器表面薄壁结构在热声载荷下发生复杂非线性响应，结构内部快速变化的应力对结构疲劳寿命有显著影响。在原有平板结构计算结果基础上，利用有限元法对薄壳结构在热声载荷下的大挠度非线

2、性随机响应进行了分析，得到了薄壁壳在均匀温度下的非线性响应，结合线性损伤理论和雨流循环计算法对薄壁壳结构疲劳寿命进行了估算。结果表明，薄壁壳在热声载荷下的非线性响应呈现明显的稳定一失稳一稳定过程，结构寿命在失稳状态下受到严重影响；非线性响应的应力幅值和均值共同表征结构的疲劳损伤特性。关键词：薄壁壳；热声载荷；热屈曲；跳变响应；疲劳寿命中图分类号：V214．4文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．2095—1248．2015．03．004Nonlinearresponseandfatiguelifeestimationofthin-shel

3、lstructuresunderthermo．acousticloadsZHANGGuo-zhi，SHAYun-dong，ZHULin，FENGFei—fei(LiaoningProvinceKeyLaboratoryofAdvancedMe龇ementAndTestTechnologyofAviationPropulsionSystems，ShenyangAerospaceUniversity，Shenyang110136，China)Abstract：11linstructuresonthesurfaceofhypersonicaircraftss

4、ubjecttothermal—acousticloadingswillex—hibitcomplexnonlinearresponse，andthefatiguelifehasbeeninfluencedbyrapidchangingstressofthein—nerstructure．Basedontheresultsoftheoriginalthin-panels，afiniteelementmethodwasusedtoanalyzethenonlinearrandomresponseandlargedeflectionofthin—shell

5、sunderthermo—acousticloadings．Thenonfinearresponseofthin．shellswasobtainedundertheeventemperature，andthefatiguelifewasestimatedby吐lerainflowcyclecountingmethodandMineraccumulativedamagemodel．Resultsshowthatthenonlinearre-sponseofthin—shellsunderthermo—acousticexcitationwasasigni

6、ficantstable—unstable—stableprocess，andthestructurelifewasmuchaffectedwithintheunstablestate．Structurefatiguedamagecharacteristicswereindi—catedbvbothstressamplitudeandmeanvalueofthenonlinearresponse．Keywords：thin—shell；thermo·acousticexcitation；thermal—buckling；snap—through；fat

7、iguelife高超飞行器在飞行过程中面临着极其严峻复杂的载荷环境，包括机械载荷、气流脉动、航空动收稿日期：2013—10—09作者简介：张国治(1986一)，男，吉林柳河人，硕士研究生，主要研究方向：航空发动机强度、震动及噪声，E—mail：zhangguozhi617@163．corn；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、震动及噪声，E-mail：Ydsha2003@rip．sma．com。第3期张国治，等：热声载荷作用下薄壁壳结构非线性响应及疲劳寿命估算19力加热以及高强度噪声载荷等。近些年来，热载荷与声载

8、荷成为飞行器壁板设计的重要考虑因素。飞行过程中由于喷气冲击或者压力脉动的作用，产生的噪声声压级