壁板的气热弹颤振与控制研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:laohe5201314
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随着生产技术的不断提高,人们向着更高,更快,更强的目标迈进,顺应着低碳、节能、环保、宜居的时代潮流,在机械结构中不断的尝试轻量化和极限化设计,壁板结构广泛应用于高速列车,飞机机翼,导弹冲压发动机等等。壁板作为弹性体在结构主体运行中由于气动力、弹性力和惯性力的耦合作用且在初始安装状态的微弯几何构型、边界的拉压载荷、温度增量产生的应力的环境下而引起的不稳定振动,常常是导致壁板结构疲劳破坏的重要原因之一。  迄今对于综合考虑壁板结构的几何非线性、气动力非线性、初始几何微弯曲2次曲线构型、预加载荷和温度增量导致应力的影响的模型未见发表,微弯壁板的非线性稳定性分析以及结构振动控制的研究工作未见发表,本文的主要工作如下:  1.建立二维平板结构的几何非线性大挠度横向振动的动力学方程,采用近似的亚音速低速气动力表达式,计入中面薄膜力与横向振动的耦合,考虑预加载荷和温度增量导致应力的影响,分析其大挠度振动响应的特征,如预加载荷和温度增量的影响、临界颤振失稳点、极限环等。  2.建立三维微弯板结构的几何非线性大挠度横向振动的动力学方程,分别采用近似的亚音速低速气动力表达式和超音速的三阶非线性活塞理论气动力表达式,计入中面薄膜力与横向振动的耦合,考虑预加载荷和温度增量导致应力的影响,分析其大挠度振动响应的特征,如微弯高度、预加载荷和温度增量的影响、临界颤振失稳点、极限环等。  3.建立在三维壁板背风面布置压电片和压电薄膜的动力学方程,对壁板进行LQR控制,实现提高临界颤振失稳点,降低有害振动响应的目的。  准确快速预测壁板结构的响应并控制有害振动使得壁板结构安全是本文的主要任务,本课题的研究有重要的工程设计参考价值。
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