热过屈曲功能梯度壁板的气动弹性颤振

• 作者: 冯浩成 夏巍
• 来源期刊: 力学学报
• 学科: 物理学
• 关键词: 气动弹性 功能梯度材料 热屈曲 壁板颤振 几何非线性
• 年，卷（期）: 2016,（3）
• 所属期刊栏目: 固体力学
• 页码范围: 609-614
• 页数: 6页
• 分类号: O343.7|V214.4
• 字数: 4290字
• 语种: 中文
• DOI: 10.6052/0459-1879-15-361

摘要

功能梯度材料的宏观物理性能随空间位置连续变化，能充分减少不同组份材料结合部位界面性能的不匹配因素。功能梯度壁板用作高速飞行器的热防护结构，能有效消除气动加热带来的壁板内部热应力集中。本文考虑热过屈曲变形引入的结构几何非线性，分析功能梯度壁板的气动弹性颤振边界。基于幂函数材料分布假设，采用混合定律计算功能梯度材料的等效力学性能。根据一阶剪切变形板理论、冯·卡门应变-位移关系和一阶活塞理论，基于虚功原理建立超声速气流中受热功能梯度壁板的非线性气动弹性有限元方程。采用牛顿-拉弗森迭代法数值求解壁板的热屈曲变形，分析超声速气流对热屈曲变形的影响机理。在壁板热过屈曲的静力平衡位置分析动态稳定性，确定了壁板的颤振边界。研究表明，当陶瓷-金属功能梯度壁板的组份材料沿厚度方向梯度分布时，会破坏结构的对称性导致壁板在面内热应力作用下发生指向金属侧的热屈曲变形。超声速气流中壁板热屈曲变形最大的位置随气流速压增大向下游推移，并伴随屈曲变形量的减小。热过屈曲壁板的几何非线性效应会提高壁板的颤振边界，这种影响在高温、低无量纲速压且壁板发生大挠度热屈曲变形时表现显著。较高无量纲气流速压下由于壁板的热屈曲变形被气动力限定在小挠度范围，几何非线性效应不明显。

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	夏巍	西安交通大学航天航空学院机械结构强度与振动国家重点实验室	5	26	2.0	5.0
2	冯浩成	西安交通大学航天航空学院机械结构强度与振动国家重点实验室	1	7	1.0	1.0