基于功率谱密度法的蜂窝夹芯结构声疲劳寿命研究

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蜂窝夹芯结构被广泛的应用于飞机的机翼前缘、舵面、发动机整流罩等处,因此易承受较强的气动噪声。为了分析该结构在随机噪声载荷下的疲劳寿命,本文采用了功率谱密度法(Power Spectral Density,PSD),并结合P-M(Palmgren-Miner)线性累积损伤理论、S-N曲线、概率密度函数等计算结构危险点的声疲劳寿命。本文的研究内容为:1.引入温度对材料力学性能的影响,计算在不同温度、不同声载荷下发动机声衬结构的声疲劳寿命。结果显示,随着温度、声载荷的增大,发动机声衬结构的声疲劳寿命逐步降低;2.采用细观力学的方法计算蜂窝芯子的等效参数,并与非等效结构进行对比。结果显示,使用等效结构会使得结构的刚度增大,且若等效结构的尺寸较小时,结构受到边界条件以及细观结构的影响较大,使得等效与非等效结构的声疲劳寿命差巨大。3.对于非等效的蜂窝夹芯结构,引入声振耦合的分析方法,研究蜂窝夹芯结构上面板开孔直径大小对结构的声疲劳寿命的影响。结果表明,声波在开孔结构中传播时受到空气粘滞性的影响,传播过程中将产生热损耗,能够吸收部分声能,降低噪声,因此对结构的声疲劳寿命具有积极作用。4.对于蜂窝夹芯结构面板为复合材料的结构,在其面板受到低速冲击时,面板内部会出现纤维断裂、基体断裂、分层等损伤,在结构含有损伤、材料刚度退化、变形的基础上计算结构的声振耦合疲劳寿命。结果表明,当冲击能量较小时,对结构的声疲劳寿命影响极低;但当能量超过门槛值时,结构的声疲劳寿命呈现断崖式下跌。
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