《複合材料板殼耦合結構高頻動回響的試驗與計算研究》是依託西安交通大學，由解妙霞擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：複合材料板殼耦合結構高頻動回響的試驗與計算研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：解妙霞
- 依託單位：西安交通大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
超音速飛行器中複合材料部件的高頻動回響預示是飛行器結構設計的關鍵內容之一。能量有限元法在結構高頻動回響預示方面具有能夠預示局部細節回響信息的獨特優勢。針對目前能量有限元方法預示複合材料結構高頻動回響時存在的兩個瓶頸問題：介質各向異性導致的波群速度方向與波傳播方向不一致和耦合接頭處能量密度的不連續性問題，本研究採用試驗和計算相結合的方法，以單層連續纖維增強複合材料板、殼基本構件及板-殼耦合結構為對象，研究各向異性結構中非均勻、非擴散彈性波引起的波數的空間角依賴性，建立複合材料板結構的能量密度控制方程；研究各向異性板殼耦合結構界面處的能量流動特徵，揭示複合材料各向異性特徵對耦合界面處能量分布和能量傳遞的影響規律；並開發可套用於複合材料板殼結構的能量有限元分析軟體，以期獲得複合材料結構高頻動力學回響的精確預示。
結題摘要
超音速飛行器中複合材料部件的高頻動回響預示是飛行器結構設計的關鍵內容之一。能量有限元法在結構高頻動回響預示方面不僅可以克服有限元法在預示結構高頻回響問題時計算成本高、不確定性強的缺點，同時可以彌補統計能量法無法預測子系統內回響分布的不足，是一種非常具有研究價值和發展前景的結構高頻回響預示方法。特別是由於能量有限元法具有局部細節回響分析能力，特別適合於求解各向異性複合材料結構的高頻動回響問題。但由於該方法發展歷程較短，對各向異性結構尚未建立完善的理論。為此，本項目以正交各向異性結構為研究對象，針對能量有限元方法預示正交各向異性結構存在的問題，建立精確預示正交各向異性結構高頻動回響的能量有限元理論與方法。主要研究內容和成果包括：(1)研究了正交各向異性結構中非均勻、非擴散彈性波引起的波數的空間角依賴性，基於複合材料理論建立了正交各向異性薄板結構彎曲波、縱波和剪下波的能量密度控制方程；(2)研究了正交各向異性板板耦合結構界面處的能量流動特徵，基於波動力學剛度矩陣理論建立了直接耦合和加筋板耦合兩種板板耦合結構界面處的能量轉移係數的計算模型，揭示了複合材料正交各向異性特徵對耦合界面處能量分布和能量傳遞的影響規律；(3)設計製作項目研究內容所涉及的相應實驗件（單構件正交各向異性平板和加筋正交各向異性平板），對試件施加單點高頻激勵，測試試件上的振動回響。驗證了本項目建立的正交各向異性結構振動回響預示的能量有限元方法的正確性；獲得了分析正交各向異性複合材料結構的具有較高求解精度的能量有限元理論與方法。
