壁板颤振是飞行器壁板结构在高速气流中产生的一种流固耦合力学问题,在超声速飞行引起的气动热环境下,壁板的热颤振问题更是一个值得研究的多物理场耦合问题。本项目以复合材料壁板为对象,分析了壁板二次失稳型颤振的机理及影响参数。开发了超音速气流中三维复合材料壁板的热颤振分析的有限元程序。研究了超音速气流中三维复合材料壁板的气动-热-弹性稳定性及非线性颤振响应特性。提出了用颤振响应的李雅普诺夫指数确定壁板混沌型颤振的速压边界。研究了壁板的材料特性、几何形状、温度分布、壁板的铺设方向、层合板铺层方式和边界约束情况等因素对复合材料壁板颤振边界以及复合材料壁板非线性颤振响应特性的影响规律。提出了一种壁板热颤振分步分析方法;分析了温升对不同铺层方式的复合材料层合壁板热颤振边界的影响规律,研究了用遗传算法对复合材料壁板热颤振进行了壁板铺层优化设计。在考虑温升的情况下对几组弹性支撑下复合材料层合壁板的铺层方式进行了优化,优化结果显示,在保证壁板不发生热屈曲的情况下,可通过该优化方法有效提高壁板的热颤振临界速度。研究结果对超声速飞行器的壁板颤振设计具有工程应用价值。
英文主题词panel;flutter;composite;optimiaztion