热声载荷下复合材料薄壁结构的随机疲劳寿命估算

冯飞飞，沙云东，张国治，朱 林

(沈阳航空航天大学 辽宁省航空推进系统先进测试技术重点实验室，沈阳 110136)



热声载荷下复合材料薄壁结构的随机疲劳寿命估算

冯飞飞，沙云东，张国治，朱 林

(沈阳航空航天大学 辽宁省航空推进系统先进测试技术重点实验室，沈阳 110136)

复合材料薄壁结构承受着高温强噪声载荷,高温环境能够改变材料的性能，而强噪声能使薄壁结构发生大挠度非线性响应。热声载荷达到一定值后，结构的动态响应会出现屈曲甚至跳变响应。热声载荷下复合材料薄壁板非线性响应理论分析方法，采用时域蒙特卡洛法求解非线性运动方程，并根据应力峰值分布，采用线性损伤累积理论和S-N曲线估算结构的疲劳寿命。以碳/碳复合材料矩形板为例，计算了高温强噪声载荷作用下对薄壁板的动态响应和疲劳寿命。

复合材料；非线性响应；热声载荷；疲劳寿命

高超声速飞行器在飞行过程中要承受气动载荷、热载荷、噪声载荷和机械载荷。而进入大气层的航天器热防护系统表面要承受高达2 000 ℃左右的高温，局部的噪声声压级超过180 dB[1-2]，因此航天器对材料的要求越来越苛刻。碳/碳复合材料具有比重轻、热膨胀系数小、抗腐蚀、抗热冲击等优异性能， 能够满足现代飞行器发展的需求。强噪声载荷引起复合材料薄壁结构出现大幅值非线性响应，高温环境使得结构出现屈曲甚至跳变现象，在不同屈曲后平衡位置之间做跳变运动[3-4]。本文采用数值方法分析热声载荷下复合材料薄壁结构的动态响应疲劳寿命。……