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热声载荷作用下金属薄壁结构的振动响应与试验验证 被引量：8
1
作者 沙云东 王建 +2 位作者 骆丽 赵奉同 贾秋月 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2017年第20期218-224,232,共8页
针对航空航天薄壁结构在热声载荷作用下的非线性振动响应问题,基于声振耦合理论,采用耦合的有限元/边界元法对四边固支高温合金矩形薄壁结构进行了动力学响应计算。重点研究了薄壁结构在行波加载与扩散场加载条件下的振动应力/应变响应... 针对航空航天薄壁结构在热声载荷作用下的非线性振动响应问题,基于声振耦合理论,采用耦合的有限元/边界元法对四边固支高温合金矩形薄壁结构进行了动力学响应计算。重点研究了薄壁结构在行波加载与扩散场加载条件下的振动应力/应变响应规律,讨论了温升对结构振动响应的影响规律,分析了薄壁结构热屈曲(Thermal-buckling)和跳变(Snap-through)响应特性。通过将薄壁结构在不同温度条件下的振动模态以及动态应变响应的仿真结果与热环境下的声激振试验结果进行对比,表明计算的基频量值及随温度的变化关系与试验结果获得较好的一致性,计算的应变响应与试验测试结果量值相当,验证了热声响应计算方法与模型的有效性。该研究提出的金属薄壁结构在热声载荷作用下的非线性振动响应计算方法及分析结论对进一步开展热声疲劳寿命预测及动强度设计提供依据。 展开更多
关键词 金属薄壁结构 热声载荷 非线性振动响应 试验验证
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热声载荷下薄壁结构振动响应试验验证与疲劳分析 被引量：7
2
作者 沙云东 王建 +1 位作者 赵奉同 骆丽 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期2659-2671,共13页
由于热声环境下金属薄壁结构表现出复杂的大挠度强非线性振动响应特性,影响结构的疲劳性能与寿命,结合有限元法与降阶模态法对四边固支高温合金矩形薄壁结构的热声响应进行计算。结果研究发现:屈曲后结构出现跳变运动且应力循环呈三角... 由于热声环境下金属薄壁结构表现出复杂的大挠度强非线性振动响应特性,影响结构的疲劳性能与寿命,结合有限元法与降阶模态法对四边固支高温合金矩形薄壁结构的热声响应进行计算。结果研究发现:屈曲后结构出现跳变运动且应力循环呈三角状分布,热声载荷的相对强弱决定了跳变形式。采用改进雨流计数法、Morrow平均应力模型、Miner线性损伤累积理论计算热声疲劳寿命,屈曲前到临界屈曲时应力循环损伤量级显著增大,由10-5增大到10-4,寿命随温度增加呈先减小后增加趋势。开展薄壁结构热声试验,并将仿真计算结果与试验结果进行对比,结果表明结构的模态频率偏差不超过1Hz,动态应变响应结果的量值相当,验证了薄壁结构热声响应计算方法与模型的有效性。 展开更多
关键词 热声载荷 非线性振动响应 疲劳寿命 屈曲 跳变 试验验证
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热声环境下薄壁加筋结构的振动响应研究与疲劳寿命分析 被引量：5
3
作者 王建 沙云东 《科学技术与工程》 北大核心 2017年第8期71-79,共9页
针对航空薄壁结构在热声载荷作用下的大挠度非线性动态响应问题,开展了矩形薄壁结构在热环境下的声激振试验与仿真计算;并将试验值与计算值进行对比。结果表明模态频率具有一致性,应变响应结果数量级相同,验证了薄壁结构热声响应计算方... 针对航空薄壁结构在热声载荷作用下的大挠度非线性动态响应问题,开展了矩形薄壁结构在热环境下的声激振试验与仿真计算;并将试验值与计算值进行对比。结果表明模态频率具有一致性,应变响应结果数量级相同,验证了薄壁结构热声响应计算方法的有效性。基于耦合的有限云/边界元法计算了加筋壁板在不同热声载荷组合下的动力学响应。重点研究了结构的热模态频率随温度的变化规律,结合功率谱密度(power spectral density)分析了应力响应在屈曲前后随温度与声压级的变化规律。采用雨流循环矩阵(M_(RFM))与雨流损伤矩阵(M_(RFD))讨论了应力循环块的分布与结构的损伤程度。最后结合改进雨流计数法、Morrow平均应力模型和Miner线性累积损伤理论计算并分析了疲劳寿命随屈曲系数与声压级的变化特征。 展开更多
关键词 热声载荷 加筋壁板 振动响应 改进雨流计数法 疲劳寿命 试验验证
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复合材料薄壁结构在热声载荷作用下的非线性动态响应特性分析 被引量：4
4
作者 鲍冬冬 沙云东 蒋娜娜 《沈阳航空航天大学学报》 2013年第1期39-42,65,共5页
复合材料薄壁结构被广泛地应用于先进的航空航天器上,薄壁结构在工作时会承受复杂的机械力载荷、气动载荷、热载荷和声载荷,这些载荷会导致结构以非线性方式响应。其中,薄壁结构在热载荷和声载荷同时作用下易发生跳变响应。本文通过使... 复合材料薄壁结构被广泛地应用于先进的航空航天器上,薄壁结构在工作时会承受复杂的机械力载荷、气动载荷、热载荷和声载荷,这些载荷会导致结构以非线性方式响应。其中,薄壁结构在热载荷和声载荷同时作用下易发生跳变响应。本文通过使用有限元法来研究复合材料薄壁结构在热声载荷下的响应计算与特征分析。首先建立热声载荷作用下复合材料薄板振动的非线性大挠度方程,讨论非线性恢复力项对结构自由振动的影响。其次分析了热及噪声载荷造成的结构几何非线性对板动态响应的影响,结果表明温度会改变薄板的位移及应力响应,改变薄板基频并使功率谱密度(PSD)谱线变宽。在强噪声环境下,板的位移响应会产生相应变化,但由于此时声载荷完全超过了热力项从而制约了形状恢复应力,所以薄板的应力响应不会产生变化。 展开更多
关键词 复合材料 薄壁结构 热声载荷 跳变响应
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碳/碳复合材料薄壁结构在热声载荷作用下的动态响应 被引量：1
5
作者 蒋娜娜 沙云东 鲍冬冬 《沈阳航空航天大学学报》 2012年第3期16-20,共5页
高速飞行器中大量使用复合材料薄壁结构,高温和强噪声联合作用的工作环境使复合材料薄壁结构表现出强非线性振动响应特性和复杂的运动形式。以四边固支碳/碳(C/C)复合材料薄壁结构为研究对象,采用有限元法计算了其在不同温度和声压级(S... 高速飞行器中大量使用复合材料薄壁结构,高温和强噪声联合作用的工作环境使复合材料薄壁结构表现出强非线性振动响应特性和复杂的运动形式。以四边固支碳/碳(C/C)复合材料薄壁结构为研究对象,采用有限元法计算了其在不同温度和声压级(SPL)组合下的振动响应。得到了典型的振动响应运动形式,包括屈曲前的随机振动、屈曲后的跳变运动和围绕一个平衡位置的随机振动。结合振动响应的概率密度、功率谱密度,随着温度和声压级的变化,对振动响应的非线性特性进行了分析。结果表明,热载荷和声载荷对响应非线性特性的影响方式不同,强噪声载荷引起的间歇跳变降低了结构的刚度。 展开更多
关键词 复合材料 薄壁结构 热声载荷 动态响应 跳变响应
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碳/碳复合材料薄壁壳结构在热声载荷作用下非线性响应
6
作者 李华山 沙云东 +3 位作者 唐晓宁 赵奉同 栾孝驰 蒋金卓 《沈阳航空航天大学学报》 2016年第2期6-11,共6页
复合材料壳结构在热声载荷下呈现复杂的振动响应。以四边简支复合材料壳结构为研究对象,采用有限元法计算了复合材料壳结构在不同温度和声压级组合下的振动响应。结合应力的时间历程、概率密度、功率谱密度进行研究。结果表明:屈曲前,... 复合材料壳结构在热声载荷下呈现复杂的振动响应。以四边简支复合材料壳结构为研究对象,采用有限元法计算了复合材料壳结构在不同温度和声压级组合下的振动响应。结合应力的时间历程、概率密度、功率谱密度进行研究。结果表明:屈曲前,应力概率密度基本服从正态分布;屈曲后,应力概率密度不服从正态分布,随着温度继续升高应力的概率密度变窄变尖,但是概率密度分布近似正态分布。热载荷产生的热应力会增加复合材料薄壁壳结构的刚度,改变壳结构基频,声载荷的增加会使复合材料薄壁壳结构的响应增大。 展开更多
关键词 复合材料 壳结构 热声载荷 非线性响应
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薄壁结构在热-声-流动载荷作用下疲劳寿命预估
7
作者 栾孝驰 胡翼飞 +1 位作者 沙云东 赵奉同 《机械设计与制造》 北大核心 2020年第2期279-283,287,共6页
针对航空发动机薄壁结构在热-声-流动载荷作用下疲劳问题。采用耦合的有限元/边界元法,针对高速气流中四边固支的GH188材料薄壁柱壳结构进行动力学响应计算。研究了不同温度场和不同声压级组合下,薄壁结构危险点位置处X方向应力响应规... 针对航空发动机薄壁结构在热-声-流动载荷作用下疲劳问题。采用耦合的有限元/边界元法,针对高速气流中四边固支的GH188材料薄壁柱壳结构进行动力学响应计算。研究了不同温度场和不同声压级组合下,薄壁结构危险点位置处X方向应力响应规律。基于改进的雨流计数法绘制出结构应力响应的雨流循环矩阵和雨流损伤矩阵,分别对应力循环和结构损伤程度进行分析。结合Morrow平均应力模型和Miner线性疲劳累积损伤理论对薄壁结构的疲劳寿命进行预估。结果表明:相同声压级下,临界屈曲温度前,结构应力响应随温度升高而增大,屈曲后响应随温度的升高而减小;响应曲线先向左发生偏移,然后向右偏移,疲劳寿命先减小后增大;相同温度下,结构应力响应随声压级的升高而增大,响应曲线不发生偏移,结构疲劳寿命线性下降。 展开更多
关键词 薄壁结构 热-声-流动载荷 响应分析 寿命预估 有限元/边界元法 改进的雨流计数法
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