超聲速飛行器外表具有大量的蒙皮壁板結(jié)構(gòu),其在巡航過程中會受到氣動、熱、聲及機(jī)械等載荷的聯(lián)合作用.本文針對超聲速氣流中的復(fù)合材料壁板結(jié)構(gòu),基于一階剪切變形理論（First-Order Shear Deformation Theory,FSDT）和超聲速活塞理論,推導(dǎo)得到了復(fù)合材料壁板的氣熱彈動力學(xué)的能量泛函,并運(yùn)用Hamilton原理變分求得系統(tǒng)的控制方程,利用牛頓迭代法結(jié)合Newmark法,求解獲得了壁板的臨界顫振動壓和時域動力學(xué)響應(yīng).通過變參數(shù)計算,分析了不同參數(shù)對于壁板動力學(xué)響應(yīng)的影響.最后,應(yīng)用非線性能量阱（Nonlinear Energy Sink,NES）對復(fù)合材料壁板的動力學(xué)響應(yīng)進(jìn)行顫振控制,結(jié)果表明,NES可以有效降低壁板的顫振極限環(huán)振幅,從而極大提高超聲速飛行器的可靠性和壽命. 

【文章來源】：動力學(xué)與控制學(xué)報. 2020,18(06)

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

超聲速氣流中含NES的復(fù)合材料壁板

為了驗證本文模型的準(zhǔn)確性，計算尺寸為0.305m×0.305m×0.00127m壁板在初始擾動下的動力學(xué)響應(yīng)，該壁板的彈性模量為70GPa，泊松比為0.3，密度為2700kg/m3，邊界約束為四邊簡支.如圖3所示為本模型計算所得壁板（0.75L1,0.5L2）點處的極限環(huán)幅值與文獻(xiàn)[5]的對比兩條曲線吻合良好，可見本模型預(yù)測壁板氣彈動力學(xué)響應(yīng)的準(zhǔn)確性.2.2 參數(shù)討論

本文建立了一般邊界下復(fù)合材料壁板的氣熱聲彈非線性動力學(xué)模型，通過FSDT和超聲速活塞理論建立了系統(tǒng)的能量泛函并利用Hamilton變分獲得了系統(tǒng)的控制方程.運(yùn)用改進(jìn)傅里葉法獲得了壁板動力學(xué)響應(yīng)的解，并通過數(shù)值算例驗證了模型的準(zhǔn)確性.隨后通過變參數(shù)計算，揭示了不同參數(shù)對于壁板顫振特性的影響規(guī)律.運(yùn)用NES實現(xiàn)了壁板的顫振控制，數(shù)值計算結(jié)果表明，當(dāng)外界氣動力略大于壁板的臨界顫振動壓時，NES可以完全抑制壁板的顫振；當(dāng)氣動力進(jìn)一步增大時，盡管NES無法完全抑制壁板的顫振，但是可以大幅度降低壁板的極限環(huán)振幅.因此，NES可在一定范圍內(nèi)顯著抑制壁板的動力學(xué)響應(yīng).

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]串聯(lián)非線性能量阱的高分支響應(yīng)研究[J]. 鐘銳,陳建恩,葛為民,劉軍,王肖鋒.  動力學(xué)與控制學(xué)報. 2019(03)
[2]低速軸向氣流中曲壁板的穩(wěn)定性及分岔分析[J]. 李晉,李鵬,張德春,楊翊仁.  動力學(xué)與控制學(xué)報. 2018(06)
[3]熱環(huán)境對飛行器壁板結(jié)構(gòu)動特性的影響[J]. 吳振強(qiáng),程昊,張偉,李海波,孔凡金.  航空學(xué)報. 2013(02)
[4]超音速下熱壁板的顫振分析[J]. 李麗麗,趙永輝.  動力學(xué)與控制學(xué)報. 2012(01)
[5]動力吸振器用于夾層壁板顫振抑制的研究[J]. 楊智春,楊飛,張玲凌.  振動與沖擊. 2009(02)

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



本文編號：3444257