熱效應對高頻聲振響應與疲勞壽命影響研究.pdf

1、高超聲速飛行器在其巡航和再入階段將會面臨噪聲載荷、熱載荷、和機械載荷等復雜的力學環(huán)境。噪聲載荷主要是由激波振蕩和湍流邊界層引起的，該噪聲不僅分布的頻段比較寬，而且含有豐富的高頻成份，會影響飛行器重要儀器設備的工作精度和可靠性;熱載荷會導致飛行器的承載力下降，對結構的固有特性、動態(tài)響應均會產(chǎn)生很大的影響。在熱聲載荷的聯(lián)合作用下會引起結構劇烈聲振響應，而且可能在快速地交變應力作用下，引發(fā)裂紋的萌生、擴展，最終導致壁板、蒙皮等結構疲勞破壞。因

2、此考慮熱-聲-振疲勞失效是飛行器設計階段必須關注的問題。
　　本文研究的主要內容為典型結構的熱-聲-振耦合及疲勞失效問題。首先采用有限元法探究如何獲取較高精度的耦合損耗因子。接著采用有限元法、統(tǒng)計能量分析分別研究了熱效應對鋁合金壁板低頻、高頻聲振響應以及疲勞壽命的影響。具體內容如下:
　　1.典型結構耦合損耗因子計算及誤差分析
　　采用有限元方法計算耦合損耗因子并和波法結果對比給出有限元方法誤差存在的原因。研究了L型板

3、的邊長、厚度、內損耗因子、集中質量以及邊界條件對耦合損耗因子計算精度的影響，為采用有限元方法計算出精確耦合損耗因子給出指導。最后研究了預應力對Y型板耦合損耗因子的影響。
　　2.熱效應對結構低頻聲振響應及疲勞壽命的影響
　　采用有限元法分別考察了溫度變化導致結構的剛度（彈性模量和熱應力）、材料S-N曲線變化對鋁合金壁板低頻疲勞壽命的影響規(guī)律，進而分析了非均勻溫度場作用下結構的疲勞壽命。
　　3.熱效應對高頻聲振響應及疲