文献综述(或调研报告):
复合材料是最新发展起来的新型工业材料,具有承载能力好、比强度和比摩量高、耐热性好、减震、减摩擦等优点,能够满足很大方面的需求,在现代社会技术的发展中起到了关键作用。复合材料加筋板则是一种典型的工程结构,因其设计灵活、适应性强、制造工艺简单、造价低等优点在航空、机械等众多领域得到了广泛的应用。实际使用中,由于环境温度对复合材料加筋板的力学性能有较大的影响,而对于复合材料结构的力学分析方法尚未研究透彻,因此对于这方面的研究较少。因此,利用相关的试验模拟和理论研究,探究出热环境对于复合材料加筋板的影响具有重要的现实意义,也能为将来复合材料加筋板在实际工程应用提供有效的理论支持。
高超声速飞行器在服役过程中会面临高温、噪声和振动等复杂动力学环境。复合材料加筋板以其轻质、高比刚度、高比强度和热稳定性好等特点被广泛应用于高超声速飞行器蒙皮等结构中。壁板结构在热环境下的动特性参数是进行结构优化设计、动态响应和抗噪声疲劳设计的基础。与实体结构不同,壁板结构动特性受热环境的影响更加明显,常规小位移理论难以满足设计要求,需考虑由热环境导致的热屈曲、大变形等因素对结构模态的影响,为飞行器结构设计和热噪声疲劳性能评估提供技术支撑。
热环境对结构模态最主要的影响就是材料参数随温度的变化和热环境引起的结构内部热应力。温度对材料力学性能的影响主要表现为:随着温度的升高,材料的弹性模量降低,导致其刚度下降。因此在分析弹性模量对结构模态参数的影响时,在有限元模型中设定温度载荷T与初始温度T0,则结构内不存在热应力。热环境改变的仅是结构材料的热物性参数和力学参数。板壳类结构在面内力作用下其弯曲刚度会发生变化,而热应力属于面内力,因此板壳类结构在热应力作用下将会产生附加应力刚度矩阵。热环境引起的热应力对结构振动特性的影响, 主要与刚度矩阵中附加应力刚度矩阵有关。因此,当求解热环境下的结构模态参数时,需要考虑热环境引起的材料参数变化和热应力对刚度矩阵的影响。
参考文献
- 于林.复合材料层板的热致振动特性研究[D].哈尔滨工业大学,2013.
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