圓柱殼是航空航天飛行器較常見(jiàn)的結(jié)構(gòu),如飛機(jī)機(jī)身、導(dǎo)彈彈體等結(jié)構(gòu),隨著現(xiàn)代飛行器對(duì)結(jié)構(gòu)的輕量化和飛行速度的要求不斷提高,其設(shè)計(jì)面臨著在結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計(jì)時(shí),除滿足強(qiáng)度要求外,還必須滿足因高速飛行導(dǎo)致結(jié)構(gòu)存在氣動(dòng)力與氣動(dòng)熱作用下的剛度要求,即需要考慮氣動(dòng)力、氣動(dòng)熱、彈性力和慣性力耦合產(chǎn)生的非線性熱氣動(dòng)彈性問(wèn)題。纖維增強(qiáng)復(fù)合材料已成為現(xiàn)代高速、輕量化飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一種先進(jìn)材料。復(fù)合材料的鋪設(shè)角度與鋪層方式等都會(huì)對(duì)總體剛度產(chǎn)生影響,且在高溫下材料的力學(xué)性能會(huì)發(fā)生變化,應(yīng)用此類材料的薄殼結(jié)構(gòu)在氣動(dòng)力與氣動(dòng)熱綜合作用下的熱氣動(dòng)彈性問(wèn)題更加復(fù)雜。己有的理論和方法已不能很好的解決這些問(wèn)題,需要發(fā)展新的理論和方法。本論文工作以纖維增強(qiáng)復(fù)合材料構(gòu)成的圓柱殼結(jié)構(gòu)為對(duì)象,主要針對(duì)在氣動(dòng)力、氣動(dòng)熱的綜合作用下,圓柱殼的不同纖維鋪層和鋪角對(duì)其熱氣動(dòng)彈性的影響,即纖維增強(qiáng)復(fù)合材料圓柱殼熱氣動(dòng)彈性的剛度設(shè)計(jì)基礎(chǔ)問(wèn)題,開(kāi)展了相應(yīng)研究,其研究對(duì)發(fā)展相應(yīng)基礎(chǔ)理論和方法具有一定的科學(xué)與現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的意義。本論文研究的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料圓柱殼熱氣動(dòng)彈性的剛度及穩(wěn)定性設(shè)計(jì)基礎(chǔ)問(wèn)題,主要包括熱彈性靜力學(xué)穩(wěn)定性即熱屈曲問(wèn)題,熱彈性動(dòng)力學(xué)即... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)工程物理研究院北京市

【文章頁(yè)數(shù)】：65 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１超聲速圓柱殼顫振實(shí)驗(yàn)，Ｏｌｓｏｎｌ６１，１９６６??

?？強(qiáng)耦合???＋弱耦合??圖１．３熱氣動(dòng)彈性不同因素間的耦合關(guān)系??氣動(dòng)熱流計(jì)算一??—？結(jié)構(gòu)的溫度分布?一？受熱結(jié)構(gòu)的模態(tài)計(jì)算——??結(jié)構(gòu)傳熱計(jì)算＾??ＩＩ?一？超聲速熱氣動(dòng)彈性計(jì)算??超聲速非定常氣動(dòng)力計(jì)算—??圖１．４單向耦合分塊方法??單向耦合簡(jiǎn)化的具體的假設(shè)條件如下：動(dòng)力學(xué)氣動(dòng)彈性耦合非常小，氣動(dòng)加熱的時(shí)??間尺度（分鐘量級(jí)）遠(yuǎn)大于結(jié)構(gòu)響應(yīng)的時(shí)間尺度（ｌＯ—１？１０＿２Ｓ）；靜力氣動(dòng)彈性耦合（穩(wěn)??態(tài)壓力和熱載荷引起的靜力學(xué)彈性變形）基本不改變參考狀態(tài)的溫度分布ｔｗ。??基于以上假設(shè)，可以將溫度場(chǎng)看作是穩(wěn)態(tài)的，分析給定溫度場(chǎng)下的結(jié)構(gòu)的熱氣動(dòng)彈??性問(wèn)題［１９］，由于氣動(dòng)熱僅對(duì)彈性力產(chǎn)生影響，當(dāng)氣動(dòng)熱產(chǎn)生的熱應(yīng)力與彈性力、慣性力??耦合時(shí)，結(jié)構(gòu)一方面會(huì)產(chǎn)生熱彈性靜力學(xué)穩(wěn)定性問(wèn)題，即熱應(yīng)力產(chǎn)生的軸壓使結(jié)構(gòu)發(fā)生??熱屈曲現(xiàn)象，另一方面結(jié)構(gòu)模態(tài)也會(huì)發(fā)生變化，即熱彈性動(dòng)力學(xué)問(wèn)題；氣動(dòng)熱與彈性力、??慣性力、氣動(dòng)力耦合使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生熱氣動(dòng)彈性動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性問(wèn)題，即熱顫振問(wèn)題。結(jié)構(gòu)的??溫度分布來(lái)源于氣動(dòng)熱流計(jì)算及結(jié)構(gòu)傳熱計(jì)算，而特定氣流速度下的氣動(dòng)熱流計(jì)算已有??較多的研究大部分熱氣動(dòng)彈性動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性研究一般不進(jìn)行氣動(dòng)加熱及結(jié)構(gòu)傳熱??的計(jì)算

２．２復(fù)合材料本構(gòu)模型??圖２．１復(fù)合材料圓柱殼模型及坐標(biāo)系??圓柱殼模型及其坐標(biāo)系如圖２．１所示，長(zhǎng)度為Ｉ，中面半徑為尤厚度為Ｌｘ、０、??ｚ分別為定義于圓柱殼中面的軸向，周向及徑向坐標(biāo)軸。ｔ／、ｈ?Ｗ分別為三個(gè)方向上的??位移。１、２方向分別為平行與垂直于纖維鋪設(shè)方向，１方向與ｘ軸的夾角為…氣流方??向與圓柱殼的軸線平行。本文主要針對(duì)薄殼結(jié)構(gòu)（徑厚比大于２０）開(kāi)展研究。??２．２．１單層主方向本構(gòu)??對(duì)于復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)，每一單層都可看成層合板中一層，在平面應(yīng)力狀態(tài)下，正??交各向異性層合板單層主方向上的本構(gòu)關(guān)系可表示為［３８］：??ａ＼?Ｑｗ?Ｑｎ?〇??＝?Ｑ＇２?Ｑ２２?〇?ｈ?（２－１）??＾?＾６６＿?＿７ｌ２＿??１２??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]超聲速流中壁板的顫振及其抑制[D]. 趙海.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013

碩士論文
[1]高超音速鈍體頭部氣動(dòng)加熱和壁板氣動(dòng)熱彈性數(shù)值計(jì)算[D]. 李浩.南京理工大學(xué) 2015



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