高速飛行器在大氣層中執(zhí)行任務(wù)時(shí),其結(jié)構(gòu)將承受氣動載荷和氣動加熱,而氣動加熱將給結(jié)構(gòu)力學(xué)行為帶來眾多不利影響。一方面,氣動加熱使結(jié)構(gòu)的彈性屬性（如楊氏模量）顯著降低,進(jìn)而降低結(jié)構(gòu)材料的承載能力。另一方面,結(jié)構(gòu)邊界約束會限制材料熱膨脹,產(chǎn)生熱應(yīng)力,進(jìn)而降低結(jié)構(gòu)的抗屈曲能力,并使結(jié)構(gòu)動力學(xué)特性發(fā)生顯著變化。因此,對高溫環(huán)境下梁、板結(jié)構(gòu)動力學(xué)特性的研究有助于理解和揭示熱環(huán)境下飛行器結(jié)構(gòu)所呈現(xiàn)的復(fù)雜動力學(xué)行為。本文采用線性和非線性有限元建模技術(shù)對熱環(huán)境下的梁、板結(jié)構(gòu)建模,對非定常高溫環(huán)境下的梁、板的熱彈性動力學(xué)正問題和反問題進(jìn)行研究。論文的主要內(nèi)容和學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)如下:1.在時(shí)變溫度場中,建立了含軸向彈性支撐的細(xì)長梁和含面內(nèi)彈性支撐的矩形薄板的熱振動有限元模型�；跁r(shí)變自回歸（TVAR）模型,提出一種識別溫度變化條件下結(jié)構(gòu)時(shí)變模態(tài)參數(shù)的方法。在該方法中,結(jié)合BIC準(zhǔn)則和灰色關(guān)聯(lián)度分析,確定TVAR模型階數(shù)和基函數(shù)維數(shù)。針對多種類型的非定常加熱環(huán)境,采用該方法識別了上述細(xì)長梁和矩形薄板的時(shí)變模態(tài)參數(shù),研究了方法的有效性。2.針對非定常熱環(huán)境中的彈性結(jié)構(gòu),考慮時(shí)變的材料屬性和熱應(yīng)力,提出了一種識別結(jié)構(gòu)溫變... 

【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：128 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 熱彈性梁、板建模與分析研究現(xiàn)狀
    1.3 時(shí)變模態(tài)參數(shù)識別研究現(xiàn)狀
        1.3.1 時(shí)頻分析法
        1.3.2 時(shí)域分析方法
    1.4 結(jié)構(gòu)動力學(xué)模型修正研究現(xiàn)狀
    1.5 結(jié)構(gòu)熱模態(tài)試驗(yàn)技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.5.1 國外結(jié)構(gòu)熱模態(tài)試驗(yàn)技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.5.2 國內(nèi)結(jié)構(gòu)熱模態(tài)試驗(yàn)技術(shù)研究現(xiàn)狀
    1.6 本文的主要研究工作及內(nèi)容安排
第二章 熱彈性梁、板動力學(xué)分析與時(shí)變模態(tài)參數(shù)識別
    2.1 引言
    2.2 熱彈性梁動力學(xué)建模
        2.2.1 兩端不可移動簡支梁
        2.2.2 端部可移動簡支梁
        2.2.3 有限元法則
    2.3 熱彈性板動力有限元建模
    2.4 時(shí)變模態(tài)參數(shù)識別
        2.4.1 時(shí)間序列模型
        2.4.2 時(shí)變自回歸模型
        2.4.3 定階與定維
        2.4.4 模態(tài)參數(shù)的提取
    2.5 數(shù)值仿真
        2.5.1 算例 1. 熱彈性梁
        2.5.2 算例 2. 熱彈性板
    2.6 小結(jié)
第三章 基于模型修正方法的熱彈性參數(shù)辨識
    3.1 引言
    3.2 問題描述
    3.3 粒子群優(yōu)化方法簡介
    3.4 基于FEMU的識別方法
        3.4.1 參考溫度環(huán)境下的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)
        3.4.2 非定常溫度環(huán)境下的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)
        3.4.3 基于PSO-FEMU的識別方法
    3.5 數(shù)值驗(yàn)證
        3.5.1 模型描述
        3.5.2 熱模態(tài)分析
        3.5.3 參考溫度環(huán)境下的熱彈性參數(shù)辨識
        3.5.4 非定常溫度環(huán)境下的熱彈性參數(shù)辨識
    3.6 小結(jié)
第四章 熱彈性梁動力特性及模型修正的實(shí)驗(yàn)研究
    4.1 引言
    4.2 基于代理模型的熱結(jié)構(gòu)有限元模型修正
        4.2.1 優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)
        4.2.2 Kriging代理模型
        4.2.3 基于Kriging代理模型和粒子群優(yōu)化的有限元模型修正
    4.3 懸臂梁熱模態(tài)試驗(yàn)
        4.3.1 高溫懸臂梁振動試驗(yàn)方案
        4.3.2 第一組和第二組試驗(yàn)
        4.3.3 第三組試驗(yàn)
        4.3.4 第四組試驗(yàn)
    4.4 懸臂梁有限元模型修正
        4.4.1 有限元仿真與Kriging代理建模
        4.4.2 熱彈性梁模型修正步驟一
        4.4.3 熱彈性梁模型修正步驟二
        4.4.4 熱彈性梁模型修正步驟三
    4.5 小結(jié)
第五章 非線性熱彈性梁動力學(xué)特性分析
    5.1 引言
    5.2 基于ANCF描述的縮減梁單元
    5.3 基于ANCF描述的熱彈性縮減梁單元
    5.4 動力學(xué)方程求解算法
    5.5 基于ANCF描述的熱彈性梁模態(tài)分析
    5.6 基于ANCF描述的熱彈性梁屈曲分析
        5.6.1 特征值（線性）屈曲分析
        5.6.2 非線性屈曲分析
    5.7 數(shù)值算例
        5.7.1 算例 1. 懸臂梁大變形及屈曲分析
        5.7.2 算例 2. 雙簡支熱彈性梁前屈曲以及后屈曲行為
        5.7.3 算例 3. 熱彈性梁非線性動響應(yīng)及識別
    5.8 小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 本文主要工作與貢獻(xiàn)
    6.2 未來工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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本文編號：3489607