The invention discloses a method for calculating high frequency local response of plate structure in thermal environment. The method includes: (1) deriving the general and special solutions of the control equation of plate structure in thermal environment based on the bending vibration control equation of plate structure, determining the wave function used in calculation according to the general solution, and then setting the expression of plate structure response in thermal environment; (2) setting the boundary conditions of plate structure and bringing it into the boundary. The parameters in the expression of plate structure response in thermal environment are obtained after the conditions, and then the high frequency response of plate structure in thermal environment is calculated. The invention aims at calculating the high frequency response of plate structure in thermal environment, solves the problem that the traditional high frequency response analysis method can not calculate the local response of plate structure in thermal environment, and provides an efficient and accurate method for high frequency response analysis of plate structure in thermal environment.
【技术实现步骤摘要】
一种热环境下板结构高频局部响应计算方法
本专利技术属于结构动力学环境计算
,尤其涉及一种热环境下板结构高频局部响应计算方法。
技术介绍
现代高速飞行器在服役过程中面临着复杂严酷的高温、振动和噪声环境,其中噪声的频率范围可达10-10000Hz,高温载荷可达800℃。严酷的服役环境对结构的安全性和可靠性有着重要的影响,因此热环境下结构的高频动力学响应准确计算问题日益突出。薄壁板结构广泛存在于高速飞行器中,针对板结构高频响应分析,目前大多采用统计能量分析方法和波函数法。统计能量方法将结构划分为若干个子系统,在给定统计能量分析参数后,该方法能够快速计算得到结构子系统的统计能量响应,但该方法无法计算结构局部响应、难以指导结构设计。波函数法通过求解结构的控制方程获取波函数,进而根据边界条件获取结构的高频响应,该方法计算效率低于统计能量方法,但波函数法可以获取结构的局部响应,更利于工程结构的性能评估和结构优化设计。目前已发展的波函数法中未考虑热效应的影响,由于热环境下材料的物性参数会发生变化并且结构内部会产生的热应力,采用传统波函数方法将无法准确地获取热环境下结构高频局部响应。因此,提出一种热环境下板结构高频局部响应计算方法具有非常重要的工程应用价值。
技术实现思路
专利技术目的:本专利技术的目的在于针对现有技术的不足,提供一种热环境下板结构高频局部响应计算方法,解决目前高频分析方法无法计算热环境下板结构高频局部响应的问题。技术方案:为实现本专利技术的目的,本专利技术所采用的技术方案是:一种热环境下板结构高频局部响应计算方法,该方法包括以下步骤:(1)根据热环境下板 ...
【技术保护点】
1.一种热环境下板结构高频局部响应计算方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:(1)根据热环境下板结构的弯曲振动控制方程,推导其控制方程的通解和特解,根据通解确定计算中所采用的波函数表达式,进而设定热环境下板结构位移响应W(x,y)的表达式:
【技术特征摘要】
1.一种热环境下板结构高频局部响应计算方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:(1)根据热环境下板结构的弯曲振动控制方程,推导其控制方程的通解和特解,根据通解确定计算中所采用的波函数表达式,进而设定热环境下板结构位移响应W(x,y)的表达式:其中,(x,y)为平板上的坐标位置,φs1(x,y)和φs2(x,y)为热环境下板结构的波函数,Ws1和Ws2为波函数系数,WF(x,y)为单点力作用下的板结构的弯曲振动方程的特解,4ns1和4ns2是各个波函数的数目;(2)设定板结构边界条件,将边界条件、波函数φs1(x,y)和φs2(x,y)、WF(x,y)代入热环境下板结构的弯曲振动控制方程,依据加权残差原理即可求解得到波函数系数Ws1、Ws2;将波函数系数Ws1和Ws2、波函数φs1(x,y)和φs2(x,y)、WF(x,y)带入W(x,y)的表达式后即可计算得到热环境下板结构高频响应。2.根据权利要求1所述的一种热环境下板结构高频响应计算方法,其特征在于,步骤(1)所述热环境下板结构的弯曲振动控制方程为:其中,w(x,y,t)=W(x,y)ejωt为结构时域响应,t为时间,W(x,y)是结构频域响应,为板的弯曲刚度,υ为材料的泊松比,h为板的厚度,E为材料的弹性模量,j是单位虚部,ρ为材料的密度,F=F0ejωt为力载荷,F0为力载荷的幅值,ω为载荷频率,δ(x-xF)和δ(y-yF)为Delta函数,(x,y)为平板上的坐标位置,xF和yF为力载荷的作用位置,为热载荷引起的内部应力,α为材料的热膨胀系数,T为热载荷温度,T0为参考温度;由板结构的弯曲振动控制方程可得其通解表达式为:其中,kx和ky是x和y向的波数,C为待求解的波函数系数;将通解带入板结构的弯曲振动控制方程的左侧齐次部分可得:既有:或其中,S为板的面积;进而可...
【专利技术属性】
技术研发人员:费庆国,陈强,吴邵庆,李彦斌,全栋梁,
申请(专利权)人:东南大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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