高速飞行器典型板式结构统计能量建模及试验研究

论文摘要

板以及板的组合结构是机械、航天等工程领域中的最为常见结构形式。为了进一步改善等厚度薄板的力学和声学性能,充分利用材料,减轻结构的重量,通常的做法是在板上进行加筋或者采用变厚度板。加筋板是一种可设计结构,通过调整板上加强筋的间距或者尺寸可以最大限度的满足结构设计中力学和声学等方面的要求。类似的通过改变变厚度板的厚度变化也能达到同样的效果。因而研究加筋板以及变截面板的动态特性具有重要的意义。目前为止,研究加筋板的方法很多,如Rayleigh-Ritz法、模态叠加法、有限元法等。本文从统计能量分析的角度主要分析了加筋板和变截面板（主要是楔形板）的中高频力学特性。首先深入探讨了统计能量分析的基本概念与原理,以及统计能量分析方法的优点与不足,然后分析了梁和板的统计能量特性。接着分析了楔形板在统计能量意义上不规则性,这给楔形板统计能量建模、中高频动响应分析带来了很大的困难。为此本文研究了厚度只沿一个方向线性变化的变截面板,也就是楔形板的等效建模方法,并用实验验证了该等效方法的合理性。加筋板的加强筋尺寸、加筋间距、加强筋的类型等对加筋板结构的影响都比较大。为此,本文分别研究了上述各个因素对加筋板性能的影响,并发现对加筋尺寸、加筋间距、加筋类型等结构的主要参数进行适当的调整能够有效的改善加筋板的力学性能。并且分别对正交密加筋和蜂窝密加筋结构展开了研究,提出了用正交各向异性板来对密加筋层的进行等效分析。并进行了仿真分析发现蜂窝密加筋比正交密加筋具有更加良好的减振降噪能力。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 课题的目的、意义和背景
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 中高频振动环境预示技术
• 1.3.2 统计能量分析方法概况
• 1.3.3 加筋板结构研究概况
• 1.3.4 变厚度板结构研究概况
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第2章 统计能量分析方法基本原理
• 2.1 引言
• 2.2 统计能量分析方法的基本概念
• 2.2.1 子系统
• 2.2.2 内损耗因子
• 2.2.3 耦合损耗因子
• 2.2.4 输入功率
• 2.2.5 模态密度
• 2.3 统计能量分析基本原理
• 2.3.1 子系统间的纯功率流
• 2.3.2 结构子系统间功率流平衡方程的普遍形式
• 2.4 统计能量分析方法的不足
• 2.5 本章小结
• 第3章 楔形板的统计能量建模
• 3.1 引言
• 3.2 楔形板等效方法的研究
• 3.3 数值分析法研究楔形板的模态密度
• 3.4 一般楔形板的等效
• 3.5 等效性的验证
• 3.6 本章小结
• 第4章 楔形板的试验研究
• 4.1 引言
• 4.2 楔形板的结构形式
• 4.3 模态密度的测量
• 4.3.1 试验原理
• 4.3.2 试验设备与试验要点
• 4.3.3 数据处理
• 4.4 内损耗因子的测量
• 4.4.1 试验原理
• 4.4.2 试验过程
• 4.4.3 数据处理
• 4.5 本章小结
• 第5章 加筋板的统计能量建模
• 5.1 引言
• 5.2 加筋板特性分析
• 5.2.1 一维梁的统计能量特性分析
• 5.2.2 二维板壳的统计能量特性分析
• 5.3 疏加筋时的统计能量建模
• 5.3.1 两种建模方案
• 5.3.2 加筋数量对板振动的影响分析
• 5.3.3 加强筋类型对板振动的影响分析
• 5.3.4 加筋密度对板振动的影响分析
• 5.3.5 板厚对加筋板振动的影响分析
• 5.3.6 加强筋高的变化对加筋板振动的影响分析
• 5.3.7 加强筋宽的变化对加筋板振动的影响分析
• 5.3.8 考虑强耦合时加筋板振动的影响分析
• 5.3.9 临近模态处理
• 5.4 正交密加筋板的统计能量建模
• 5.4.1 将加筋板建模为正交各向异性板
• 5.4.2 运用VA One软件中的加筋板模块建模
• 5.5 蜂窝密加筋板的统计能量建模
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 致谢