基于改进雨流法的复合材料薄壁结构随机声疲劳寿命估算

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1、第32卷第1期2015年2月沈阳航空航天大学学报JoumalofShenyaIlgAerospaceUniVers时V01．32No．1Feb．20l5文章编号：2095—1248(2015)01一0006一08基于改进雨流法的复合材料薄壁结构随机声疲劳寿命估算冯飞飞，沙云东，朱林，揭晓博(沈阳航空航天大学辽宁省航空推进系统先进测试技术重点实验室，沈阳110136)摘要：复合材料薄壁结构在强噪声载荷下发生大幅值非线性响应，结构内部产生的复杂应力严重降低了结构的疲劳寿命。用有限元方法预测复合材料薄壁板在噪声载荷下的非线性随机响应，通过层合板理论和冯卡门大挠度方程建立运动

2、方程。在结构热声激振非线性响应分析基础上，采用改进的雨流循环计数法对应力响应时间历程进行疲劳循环计数，结合线性损伤累积理论和s—N曲线估算板的声疲劳寿命。以石墨环氧材料为例，计算得到了有限带宽高斯白噪声作用下的非线性响应和疲劳寿命。结果表明，固支板的寿命比简支板的寿命短。关键词：复合材料；非线性响应；声疲劳；随机声载荷中图分类号：v215．5文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．2095—1248．2015．01．002Randomaco鹏ticfatiguelifeestimationofcomposites7thin-walledstructures

3、basedontheimpr0VednmtlelofrainnOwmethodFENGFei—fei，SHAYun·dong，ZHULin，皿Ⅺao．bo(LiaoniIlgK

4、eyLaboratoryofAdVancedfbrAemnauticalPropulsionTestTeclln0109y，ShenyaIlgAemspaceUIliVers埘，Sheny蛐gl1叭36，Cllina)Abstract：Composites’tllin—walledstmctIlressubjecttoacousticloadingswillexhibitcomplexnonl

5、inearresponse．Complexs缸℃ssesininners仃Ilcturescans嘶ouslydecreasetllefatiguelife．AfiIliteelenlentmodalfomulationisusedtopredictmenonlinear啪domresponseofcomposites’min—walleds协Jc—tIlrestoacousticexcitation．TheequationofmotionissetupttlroughtlleVonKanllanla略edenectionandmel锄inatedplatetlleo

6、ries．Basedonmeanalysisofnonlinearacousticresponse，tlleimpmvedmodelofrainnowcyclecounting(Ⅺ1C)memodisadoptedtocalculatetllenumberoffatiguecycles，andS—Ncurvesarecombinedwimmed锄ageaccumulationtlleorytoestimatepaIlelfatigueHfe．Thenonhnearresponsesandfatigue1ifeofme卿llite—epoxymaterialareobt

7、ainedunderband—liIIlitedGaussianwllitenoise．Analydcalresultsshowmattllefadgue1ifeofclampedplateisshorterthanmatofsimplysupponedplate．KeywOrds：composites；nonlinearresponse；acous石cfatigue；硼domsollicexcitation收稿日期：2013一lO一08作者简介：冯飞飞(1987一)，男，河南焦作人，硕士研究生，主要研究方向：航空发动机强度、振动及噪声，E-mail：49975947

8、9@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．com。第1期冯飞飞，等：基于改进雨流法的复合材料薄壁结构随机声疲劳寿命估算7先进的复合材料具有高比强度和高比刚度，在航空、航天等领域得到广泛的应用。在强噪声载荷作用下，热防护板表面将产生大挠度位移。在随机强噪声载荷下复合材料的性能不断下降，损伤累积不断增加最终导致整体破坏。然而复合材料层合板的各向异性、脆性和非均质性的材料特性，造成的损伤形式有：脱胶、分层、断裂等等。本文将强噪声载荷施加在板的表