典型机身结构随机声疲劳寿命分析研究

李 凤，张 明

(南京航空航天大学飞行器先进设计技术国防重点科学实验室，江苏 南京 210016)

近几年，随着飞机飞行速度提高、动力装置推力增大和飞机性能的改善，飞机运行过程中产生的各种噪声其量值也不断增大[1]。当噪声的频率分布特性和它所作用结构的动态特性互相耦合时，该结构就会产生显著的应力响应。在这种动态应力的长时间作用下，结构中应力集中部位或其他缺陷部位就会产生疲劳裂纹，直至发展成疲劳破坏。

噪声载荷作用下飞机结构的疲劳强度问题即为声疲劳问题。Matsuishi等[2]最早提出将雨流计数法作为变幅载荷下决定损伤的方法；冯飞飞等[3]以石墨环氧材料为例，计算了不同边界条件和不同声压级下板的非线性响应和疲劳寿命；王鹏利[4]将响应功率谱密度与宽带随机振动频率寿命估算公式相结合，估算出车桥结构的理论疲劳寿命；赵少汴[5]对多轴载荷下的局部应力应变法以及局部应力应变法如何应用于高周疲劳的问题进行了研究；聂宏等[6]在研究局部应力应变法时考虑了应力梯度的影响；于峰礼[7]从微观层面改进了虚拟裂纹闭合法，并应用到某飞机的声疲劳问题研究中，取得了较好的结果。

本文针对某型飞机典型机身盒段在随机声载荷作用下出现的声疲劳损伤，运用模态分析、声振耦合分析和声疲劳寿命估算等方法，分析其声疲劳特性。

1 结构模态分析

模态分析是各种动力学分析类型中的基础内容，结构的振动特性决定了结构对于其他各种动力载荷的响应情况。……