本文選題：夾層板　切入點(diǎn)：熱環(huán)境　出處：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：夾層板結(jié)構(gòu)具有輕質(zhì)、高比剛度,良好的隔熱、隔聲和設(shè)計(jì)性強(qiáng)等特點(diǎn),近年來(lái)被廣泛應(yīng)用于航空航天、船舶和高速列車等工程領(lǐng)域。高速飛行器在飛行過(guò)程中要處于嚴(yán)酷的氣動(dòng)熱、寬頻噪聲和振動(dòng)等復(fù)雜工作環(huán)境,嚴(yán)重的氣動(dòng)熱所產(chǎn)生的高溫環(huán)境會(huì)降低材料性能,改變結(jié)構(gòu)聲振特性,從而嚴(yán)重影響飛行安全。因此對(duì)夾層板結(jié)構(gòu)在熱環(huán)境下的聲振特性理論研究對(duì)降低艙室噪聲、優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、提高飛行安全性具有重要的意義。本文工作主要針對(duì)這一問(wèn)題尋求一種簡(jiǎn)單有效的理論模型用于熱環(huán)境下夾層板的聲振特性研究,旨在揭示各參數(shù)和因素對(duì)夾層板聲振特性的影響機(jī)制。分別從夾層板的理論模型、模態(tài)密度、傳聲損失及考慮對(duì)稱運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)和聲輻射響應(yīng)方面展開(kāi)了理論研究。具體研究?jī)?nèi)容為:提出了一種改進(jìn)的經(jīng)典夾層板理論模型,考慮芯層的面內(nèi)剛度及材料主方向與坐標(biāo)軸不一致的情況,利用哈密頓變分原理推導(dǎo)了熱環(huán)境影響下的夾層板振動(dòng)控制方程。并利用該理論模型得到三個(gè)簡(jiǎn)化模型,使用雙三角級(jí)數(shù)解的形式求解了四邊簡(jiǎn)支夾層板的臨界屈曲溫度和固有頻率,通過(guò)與其它理論模型及有限元模型仿真結(jié)果的對(duì)比來(lái)驗(yàn)證本文理論模型的準(zhǔn)確性。研究了各模型的精度及適用范圍,著重考察了芯層面內(nèi)剛度對(duì)夾層板固有頻率及臨界屈曲溫度的影響,給出了固有頻率隨溫度載荷的變化規(guī)律�；诟倪M(jìn)的經(jīng)典夾層板理論模型,利用波數(shù)空間積分方法,根據(jù)四邊簡(jiǎn)支、四邊固支和自由邊界的波數(shù)空間給出了考慮邊界條件影響的夾層板模態(tài)密度計(jì)算公式。通過(guò)與文獻(xiàn)中模態(tài)密度試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果和計(jì)算結(jié)果及有限元模型仿真結(jié)果對(duì)比來(lái)驗(yàn)證本文模型的準(zhǔn)確性,并對(duì)現(xiàn)有夾層板模態(tài)密度公式的局限性和計(jì)算誤差進(jìn)行了分析。通過(guò)數(shù)值算例,系統(tǒng)地研究了面板芯層鋪設(shè)角度、芯層面內(nèi)剛度、橫向剪切剛度、邊界條件及溫度載荷對(duì)夾層板模態(tài)密度的影響機(jī)理。在計(jì)算熱環(huán)境中模態(tài)密度時(shí),重點(diǎn)分析了熱應(yīng)力及材料溫變屬性對(duì)模態(tài)密度的影響,研究發(fā)現(xiàn)熱應(yīng)力在低頻段對(duì)模態(tài)密度影響較大,而材料溫變屬性主要影響模態(tài)密度中高頻段,因此計(jì)算熱環(huán)境中夾層板模態(tài)密度時(shí),兩者都要考慮。本文提出的模態(tài)密度計(jì)算公式具有更廣泛的適用性。利用提出的夾層板模態(tài)密度計(jì)算公式,基于統(tǒng)計(jì)能量分析方法研究了夾層板的傳聲損失,建立了夾層板傳聲損失的統(tǒng)計(jì)能量模型,給出了模態(tài)密度、內(nèi)損耗因子及耦合損耗因子的確定方法,根據(jù)功率平衡關(guān)系導(dǎo)出了夾層板傳聲損失計(jì)算公式,并基于改進(jìn)的經(jīng)典夾層板理論利用波阻抗法研究了夾層板的臨界頻率。通過(guò)與文獻(xiàn)中試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比驗(yàn)證本文模型的準(zhǔn)確性。通過(guò)數(shù)值算例研究了溫度載荷、面密度、面板厚度、橫向剪切剛度、內(nèi)損耗因子及邊界條件對(duì)傳聲損失的影響機(jī)理。通過(guò)夾層板模態(tài)密度參數(shù)在模型中引入了溫度載荷影響,強(qiáng)調(diào)了溫度載荷對(duì)夾層板臨界頻率及傳聲損失的影響�？紤]夾層板對(duì)稱變形,針對(duì)軟芯夾層板熱環(huán)境下的振動(dòng)和聲輻射特性進(jìn)行理論建模。同時(shí)考慮對(duì)稱和反對(duì)稱變形利用哈密頓變分原理推導(dǎo)了熱環(huán)境下夾層板的振動(dòng)控制方程,通過(guò)自由振動(dòng)分析得到了夾層板在熱環(huán)境下的臨界屈曲溫度、固有頻率和振型,利用模態(tài)疊加法和瑞利積分分別求得了夾層板受迫振動(dòng)響應(yīng)及輻射聲場(chǎng)的聲壓級(jí)。分析了芯層泊松比、芯層厚度和溫度載荷對(duì)夾層板固有頻率的影響機(jī)理,研究了膨脹模態(tài)及溫度載荷對(duì)夾層板振動(dòng)和輻射聲場(chǎng)聲壓級(jí)的影響。研究發(fā)現(xiàn)固有頻率隨溫度升高而降低,低階彎曲模態(tài)和高階膨脹模態(tài)固有頻率對(duì)溫度變化比較敏感;膨脹模態(tài)使得振動(dòng)響應(yīng)反共振頻率向低頻移動(dòng);隨溫度載荷升高響應(yīng)共振峰頻率向低頻移動(dòng),且由于阻尼隨溫度升高而增大導(dǎo)致響應(yīng)峰值降低。該理論模型可以為熱環(huán)境下夾層板的應(yīng)用提供一定的指導(dǎo)作用。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V214.8;TB33;O327

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 Wei Li;Yueming Li;;VIBRATION AND SOUND RADIATION OF AN ASYMMETRIC LAMINATED PLATE IN THERMAL ENVIRONMENTS[J];Acta Mechanica Solida Sinica;2015年01期

，

本文編號(hào)：1627626