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近年来,随着飞行器的速度不断提高,其结构工作环境一般比较恶劣,表面的薄壁结构经常承受热载荷和气动载荷等其他载荷的联合作用。热载荷引起的热应力达到一定值的时候可使得结构发生热屈曲,气动载荷达到临界气动压时将会使薄板诱发颤振,这些都将对结构的疲劳强度和飞行安全造成不利的影响。实际工程中,这些结构边界条件比较复杂,往往是焊接或者螺栓连接等形式,因此很有必要对复杂边界的壁板结构进行热振分析。 首先,采用人工弹簧的思想,将复杂边界等效为弹性支承边界,通过改变弹簧刚度大小来模拟各种复杂的边界条件。将模态振型表示成一系列的特征正交多项式,然后采用瑞利-里兹法推导出薄壁矩形板的频率方程。通过跟现有文献结果和有限元软件结果对比,验证了该方法的正确性和有效性。另外还分析了边界弹簧刚度、长宽比等参数对固有频率和模态振型的影响,并进行了简单的动力学分析和谐响应分析。 在前面的理论基础上,对复合材料层合板进行了热气动分析。这里引入了von-Karman大变形理论,通过Hamilton原理建立了温度场下的动力学模型,研究了其在温度场下的固有频率和模态振型的变化情况和模态跳跃现象,并求解出了临界屈曲温度。之后对层合板进行颤振分析,在考虑线性阻尼的情况下,通过线性系数矩阵的最大实部大于零求得的临界颤振动压比频率重合理论计算出来的临界颤振动压要稍微大点。之后研究了层合板在热和气动力共同作用下的稳定性分析,结果表明提高边界弹簧约束和适当地减小铺层角度可以提高系统的稳定性。并且温度和气动力对系统的稳定性做相反的作用,当存在气动力时,系统的临界屈曲温度会随着气流的速度而改变。