飞机尾翼声振疲劳寿命分析

发布时间：2017-08-07 16:30

  本文关键词：飞机尾翼声振疲劳寿命分析

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【摘要】：声疲劳问题是飞行器在飞行任务中经常会遇到的问题,由发动机喷气噪声和气动噪声引起的结构振动会对机体部件产生严重的影响。因此开展飞机噪声环境下声疲劳寿命预测技术的研究对保证飞行安全具有重要意义。本文结合有限元方法、声学仿真方法和振动疲劳理论开展了飞机尾翼噪声环境下的声疲劳寿命预测研究,并在此基础上研究了声疲劳寿命影响因素。本文的核心内容为:在有限元软件中建立了有限元分析模型,对尾翼进行计算模态分析,得到结构的固有频率和固有振型。运用随机振动理论、声学基础理论和随机声学理论,结合模态分析结果,在动力学分析软件中对结构进行了声振耦合计算,得到了模态参与因子、模态位移,计算得到了耦合面应力响应的功率谱密度,为疲劳计算提供了必要的数据。根据振动疲劳的理论,确定了材料的S-N曲线、线性累积损伤理论,采用频域法中的Dirlik模型进行振动疲劳计算,预测了尾翼声疲劳寿命。结合声载荷的特点研究了振动疲劳的几个影响因素,重点研究了载荷特性和阻尼比对声疲劳寿命的影响。对比了几种不同工况下的结果,提出了抗声疲劳设计的建议。
【关键词】：声疲劳 尾翼 模态分析 功率谱密度 频域法
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V215
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 背景和意义11-13
• 1.2 国内外研究概况13-14
• 1.3 待研究的问题14-15
• 1.4 本文主要研究内容和方法15
• 1.5 学位论文组织框架15-17
• 第二章 基于有限元法的计算模态分析17-31
• 2.1 有限元简介17
• 2.2 有限元理论17-18
• 2.3 模态分析简介18
• 2.4 软件介绍18-19
• 2.5 模态分析流程19-26
• 2.5.1 模型的简化与清理19-22
• 2.5.2 网格划分22-23
• 2.5.3 边界条件23-24
• 2.5.4 材料属性设置24-25
• 2.5.5 网格属性设置25
• 2.5.6 卡片属性设置25-26
• 2.6 模态分析结果26-30
• 2.6.1 固有频率26-28
• 2.6.2 模态振型28-30
• 2.7 本章小结30-31
• 第三章 基于模态的声振耦合分析31-50
• 3.1 引言31
• 3.2 软件介绍31-32
• 3.3 声振理论32-37
• 3.3.1 随机振动理论32-35
• 3.3.2 声学理论35-36
• 3.3.3 随机声学理论36-37
• 3.4 声振耦合计算37-48
• 3.4.1 声学计算方法37-38
• 3.4.2 间接边界元理论38-40
• 3.4.3 计算流程40-45
• 3.4.4 模态参与因子45-47
• 3.4.5 位移响应47-48
• 3.5 应力响应48-49
• 3.6 本章小结49-50
• 第四章 声疲劳计算50-61
• 4.1 引言50-51
• 4.2 材料应力-寿命曲线51-52
• 4.3 疲劳累积损伤理论52-53
• 4.4 疲劳寿命分析模型53-57
• 4.4.1 疲劳寿命估算方法53-55
• 4.4.2 频域法55-57
• 4.5 平均应力修正57-58
• 4.6 声疲劳寿命结果58-60
• 4.7 本章小结60-61
• 第五章 声疲劳寿命影响因素61-66
• 5.1 引言61
• 5.2 载荷特性的影响61-64
• 5.2.1 1/3 倍频程工况61-63
• 5.2.2 声压级与寿命的关系63-64
• 5.3 结构阻尼的影响64-65
• 5.4 本章小结65-66
• 第六章 总结与展望66-68
• 6.1 工作总结66
• 6.2 研究展望66-68
• 参考文献68-71
• 致谢71-72
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文72

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