宇航学报
宇航學報
우항학보
JOURNAL OF ASTRONAUTICS
2013年
9期
1177-1186
,共10页
航天飞行器%功能梯度薄板%热气动弹性%有限元方法
航天飛行器%功能梯度薄闆%熱氣動彈性%有限元方法
항천비행기%공능제도박판%열기동탄성%유한원방법
Spacecraft%Functional graded panels%Aerothermoelasticity%Finite element method
对高超声速环境中功能梯度薄板的热气动弹性问题的有限元数值分析方法和特性进行了研究.在考虑了沿板厚方向上非线性温度分布影响基础上,建立了更为精确的功能梯度薄板的热气弹耦合力学模型.采用Eckert参考温度法模拟气动加热效应,进而使用有限元方法求解热传导方程,得到薄板内部的热应力以及物性参数分布,并求解功能梯度材料薄板的控制方程,得到薄板在热应力-气动力-弹性力耦合下的振动特性.结果表明,所提出的基于有限元的数值分析方法能够有效处理该问题的复杂性,并且发现气动加热效应能够使薄板发生热屈曲或者提前进入振动状态,此外还发现当无量纲气动力位于某一“过渡区”内时,薄板行为对初值异常敏感.最后,建立的功能梯度薄板热气弹耦合模型以及相关数值求解方法,能够有效地研究高超声速环境中功能梯度材料薄板的振动行为,相关数值结果对功能梯度薄板的热气弹研究也具有借鉴意义.
對高超聲速環境中功能梯度薄闆的熱氣動彈性問題的有限元數值分析方法和特性進行瞭研究.在攷慮瞭沿闆厚方嚮上非線性溫度分佈影響基礎上,建立瞭更為精確的功能梯度薄闆的熱氣彈耦閤力學模型.採用Eckert參攷溫度法模擬氣動加熱效應,進而使用有限元方法求解熱傳導方程,得到薄闆內部的熱應力以及物性參數分佈,併求解功能梯度材料薄闆的控製方程,得到薄闆在熱應力-氣動力-彈性力耦閤下的振動特性.結果錶明,所提齣的基于有限元的數值分析方法能夠有效處理該問題的複雜性,併且髮現氣動加熱效應能夠使薄闆髮生熱屈麯或者提前進入振動狀態,此外還髮現噹無量綱氣動力位于某一“過渡區”內時,薄闆行為對初值異常敏感.最後,建立的功能梯度薄闆熱氣彈耦閤模型以及相關數值求解方法,能夠有效地研究高超聲速環境中功能梯度材料薄闆的振動行為,相關數值結果對功能梯度薄闆的熱氣彈研究也具有藉鑒意義.
대고초성속배경중공능제도박판적열기동탄성문제적유한원수치분석방법화특성진행료연구.재고필료연판후방향상비선성온도분포영향기출상,건립료경위정학적공능제도박판적열기탄우합역학모형.채용Eckert삼고온도법모의기동가열효응,진이사용유한원방법구해열전도방정,득도박판내부적열응력이급물성삼수분포,병구해공능제도재료박판적공제방정,득도박판재열응력-기동력-탄성력우합하적진동특성.결과표명,소제출적기우유한원적수치분석방법능구유효처리해문제적복잡성,병차발현기동가열효응능구사박판발생열굴곡혹자제전진입진동상태,차외환발현당무량강기동력위우모일“과도구”내시,박판행위대초치이상민감.최후,건립적공능제도박판열기탄우합모형이급상관수치구해방법,능구유효지연구고초성속배경중공능제도재료박판적진동행위,상관수치결과대공능제도박판적열기탄연구야구유차감의의.
