强噪声作用下复合材料壁板气动弹性摩擦非线性振动

张君贤， 瞿叶高， 谢方涛， 郭其威 ， 张崇峰

(1.上海交通大学 机械系统与振动国家重点实验室，上海 200240；2.上海宇航系统工程研究所,上海 201108；3.上海航天技术研究院，上海 201109)

为了减轻结构重量并提高结构强度，在高速飞行器结构设计中广泛采用复合材料层合壁板。在高速飞行时，壁板常常处于气动载荷和噪声载荷联合作用下的复杂力学环境中。由于制造和装配过程中产生的误差，非光滑摩擦界面广泛存在于结构边界处(例如飞行器壁板连接处)，导致壁板产生复杂的非线性动力学行为。Dowell[1]基于von Karman非线性应变和完全线性化气动载荷模型研究了壁板的颤振行为，分析了不同马赫数和板的长宽比对壁板产的影响。Shore等[2-4]基于有限元方法建立了壁板的非线性颤振数值模型，研究了不同边界条件以及不同来流角度的气动载荷对壁板颤振特性的影响。Dhainaut等[5]研究了热和声载荷联合作用下复合材料壁板的随机振动响应，分析了壁板的线性随机振动、跳变运动和非线性随机振动等响应。Vahid等[6]采用三次NURBS基函数建立了板的几何形状，分析了斜层合板的自由振动和线性颤振问题，结果表明，斜板两端的纤维方向对其颤振稳定性有显著影响。Pacheco等[7]研究了柔性梁加固板的颤振问题，结果表明将加强筋建模为不动边界会高估颤振边界。Guimarães等[8]分析了复合材料壁板的纤维轨迹对复合材料板气动弹性的影响，指出对纤维的牵引转向是提高复合材料板气动弹性和屈曲性能的有效手段。……