加筋板在热声载荷作用下随机疲劳寿命估算

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1、第31卷第1期2014年2月沈阳航空航天大学学报JournalofShenyangAerospaceUniversityV01．31No．1Fbb．2014文章编号：2095—1248(2014)01一O006—06加筋板在热声载荷作用下随机疲劳寿命估算钟皓杰，沙云东，魏静(沈阳航空航天大学航空航天工程学部(院)，沈阳110136)摘要：薄壁结构在热声载荷作用下的应力响应对其疲劳寿命估算有着很大的影响。给出了热声载荷作用下加筋板结构的大挠度运动方程，运用有限元方法进行数值模拟，分别计算了四边简支薄壁板与加筋板在相同有限带宽高斯白噪声载荷和变化温度下的应力响应，得到了应

2、力时间历程、应力概率密度分布和应力功率谱密度，利用改进的雨流计数法，结合线性累计损伤理论，采用Smith—Watson—Topper(swT)平均应力模型估算了两种结构在热声载荷作用下的疲劳寿命，并进行了比较分析。关键词：加筋板；热声载荷；随机疲劳；寿命估算；跳变中图分类号：V214．4文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．2095—1248．2014．01．002Randomfatiguelifepredictionofstiffenedplatesunderthermo-acousticloadingsZHONGHao-jie，SHAYun—dong

3、，WEIJing(FacultyofAerospaceEngineering，ShenyangAerospaceUniversity，Shenyang110136)Abstract：Stressresponseofthethin—walledstructuressubjecttothermo．acousticloadingshasagreateffectonthefatiguelifeprediction．ThispaperintroducestheVonKarmanlargedeflectionequationforthin—walledstructuressubj

4、ecttothermo-acousticloading．rnlestressresponseofsimply-supportedaluminumalloythin—walledplateandstiffenedplateunderthesameSPLanddifferenttemperaturesisalsocalculatedbyFEM．Thetimehistory．PDF，PSDofstressareobtalned．Thefatiguelifeofthestructuresisestimatedandanalyzedbytherainflowcyclecount

5、ingschemewiththeMineraccumulativedamagetheoryandSmith·-Watson--Top--per(SWT)averagestressmodel．Keywords：stiffenedplates；thermo—acousticloadings；randomfatigue；lifeprediction；Bounce先进航空航天飞行器结构部件面临的工作环境日渐严峻而复杂，这些结构承受着高声级噪声载荷(150～180dB以上)⋯，如导弹翼面、弹头、飞行器蒙皮等。在高温载荷与噪声载荷的联合作用下，结构内部将产生复杂的振动应力，表现出

6、大挠度非线性响应，从而加快了结构的疲劳失效‘2—3

7、。国外通过大量的实验归纳总结了多种声疲劳估算算法，A．PrzekopHl基于雨流计数法，利用累计损伤理论，采用不同的平均应力模型，估算了铝合金板在不同热声载荷作用下的疲劳寿命。Langley研究中心Mo通过使用自行设计的热声疲劳设备对复合材料平板和加筋板的声疲劳现象进行了计算与研究。国内的研究工作起步较晚，目前多数主要为对飞机结构声疲劳寿命估算方法的探讨MJ。西北工业大学强度研究所的徐绯等⋯探讨了使用功率谱密度法估算结构的声疲劳寿命。沈阳航空航天大学航空推进系统先进测试技术重点实验室沙云东教授等【8。91在燃烧噪声载

8、荷预报、声激励响应分析、随机疲劳寿命估算等方面收稿日期：2012—11—15作者简介：钟皓杰(1989一)，男，江西赣州人，在读硕士，主要研究方向：航空发动机强度、振动及噪声，E—mail：277562564@qq．com；沙云东(1966一)，男，黑龙江阿城人，教授，主要研究方向：航空发动机强度、振动及噪声，E—mail：ydsha2003@vip．sina．corn。第1期钟皓杰，等：加筋板在热声载荷作用下随机疲劳寿命估算7展开了大量工作。本文在此基础上，基于改进的雨流计数法，利用线性累计损伤理论，采用Smith—Watson—Topper(SW