基于譜元法的層合板統(tǒng)計(jì)能量分析參數(shù)研究.pdf

1、層合板結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度高、密度小、抗疲勞性好和可設(shè)計(jì)性強(qiáng)等優(yōu)良性能，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于飛行器、船舶和汽車等領(lǐng)域。高速飛行器在飛行過程中承受氣動熱、寬頻噪聲和強(qiáng)振動等復(fù)雜惡劣環(huán)境，噪聲激勵(lì)的作用易導(dǎo)致飛行器上的層合板結(jié)構(gòu)產(chǎn)生疲勞破壞，熱載荷會導(dǎo)致層合板材料的承載能力下降，進(jìn)而影響飛行器的可靠性，因此層合板結(jié)構(gòu)的熱聲振響應(yīng)是飛行器設(shè)計(jì)必須關(guān)注的問題。結(jié)構(gòu)的寬頻聲振耦合問題一般分為低、中、高三個(gè)頻段進(jìn)行求解，其中高頻段一般采用統(tǒng)計(jì)能量分析方法(SEA

2、)進(jìn)行建模，而針對一般層合板的統(tǒng)計(jì)能量分析參數(shù)獲取存在較大困難。針對以上背景，本文建立基于譜元法(SFEM)的層合板統(tǒng)計(jì)能量分析參數(shù)獲取方法，并研究了熱效應(yīng)對層合板的統(tǒng)計(jì)能量分析參數(shù)的影響。具體內(nèi)容為:
　　1.建立基于SFEM的波數(shù)特性計(jì)算方法。
　　采用三節(jié)點(diǎn)二次譜單元在層合板厚度方向進(jìn)行網(wǎng)格劃分，由剛度和質(zhì)量矩陣形成板的波數(shù)特征方程;根據(jù)模態(tài)相似原則，利用皮爾遜相關(guān)系數(shù)對各階模態(tài)的波數(shù)進(jìn)行分類，從而獲得波的頻散特性;最

3、后分別研究了均質(zhì)薄板、三明治板和一般層合板的波數(shù)特性，通過與其他理論值或?qū)嶒?yàn)值的對比，驗(yàn)證了SFEM分析層合板波數(shù)的有效性。SFEM比三明治板理論適用范圍更廣，比層合板理論的波數(shù)計(jì)算結(jié)果更準(zhǔn)確。
　　2.基于SFEM計(jì)算層合板的SEA參數(shù)與傳聲損失。
　　基于SFEM計(jì)算三明治板的模態(tài)密度、輻射阻抗和傳聲損失，通過與有關(guān)文獻(xiàn)的結(jié)果對比，驗(yàn)證了SFEM計(jì)算三明治板SEA參數(shù)的準(zhǔn)確性?；赟FEM計(jì)算了具有粘彈性層層合板的總內(nèi)損

4、耗因子，通過與文獻(xiàn)和VA one軟件的結(jié)果對比，驗(yàn)證了SFEM計(jì)算層合板總內(nèi)損耗因子的有效性。SFEM具有精確度好、適用范圍廣和計(jì)算量小的特點(diǎn)，對一般層合板的統(tǒng)計(jì)能量分析建模十分有效。
　　3.推導(dǎo)了考慮熱效應(yīng)的SFEM計(jì)算公式，考察了熱效應(yīng)對三明治板波數(shù)和SEA參數(shù)的影響。
　　將熱應(yīng)變能引入彈性勢能中，推導(dǎo)了熱應(yīng)力對SFEM中單元?jiǎng)偠鹊男拚磉_(dá)式，建立了考慮熱效應(yīng)的SFEM層合板建模方法，考察了熱效應(yīng)對層合板波數(shù)、SEA