Разработка и верификация численно-аналитического метода расчёта отклика пластин на широкополосное акустическое воздействие

Механика деформируемого твердого тела


Авторы

Денисов С. Л.1*, Медведский А. Л.2**

1. Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского (ЦАГИ), ул. Жуковского, 1, Жуковский, Московская область, 140180, Россия
2. ФАУ «Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н. Е. Жуковского», Жуковский, Московская область, Россия

*e-mail: stl.denisov@gmail.com
**e-mail: medvedskyal@nrczh.ru

Аннотация

В работе предложен гибридный численно-аналитический метод расчёта отклика и долговечности авиационных конструкций типа изотропных металлических пластин, подвергающихся широкополосному акустическому воздействию при различных видах пространственного распределения акустического поля по поверхности пластины. Рассматриваются следующие модели пространственного распределения акустического поля: полностью коррелированное поле, поле с конечными масштабами корреляции, дельта-коррелированное поле и диффузное поле. Проводится сравнение среднеквадратичных напряжений и долговечности, вычисленных с помощью гибридного метода, с точным решением, полученным для свободно-опёртой по периметру пластины. Сравнение результатов вычислений демонстрируют высокую степень согласования расчётов, однако проявляют существенную зависимость от пространственной структуры акустического поля, формы частотного акустического спектра и числа учитываемых форм колебаний.

Ключевые слова

пространственная корреляционная функция, взаимная корреляционная функция, изотропные пластины, акустическая прочность, акустическая долговечность

Библиографический список

  1. Von Glahn U., Goodykoontz J., Wagner J. Nozzle Geometry and Forward Velocity Eeffects on Noise for CTOL Engine-Over-The-Wing Concept // Oct. 1973, NASA TM-X-71453.

  2. Von Glahn U., Groesbeck D., Wagner J. Wing Shielding of High-Velocity Jet and Shock — Associated Noise with Cold and Hot Flow Jets. AIAA Paper 76-547, July 1976.

  3. Miles J. W. On Structural Fatigue Under Random Loading // Journal of the Aeronautical Sciences. 1954. Vol. 21, №. 11. Pp. 753 — 762.

  4. Powell A. On the Fatigue Failure of Structure due to the Vibration Excited by Random Pressure Fields // Journal Acoustic Society of America. 1958. Vol. 30. Pp. 1130 — 1135.

  5. Clarkson B. L. The design of Structures to Resist Jet Noise Fatigue // Journal Royal Aeronautic Society. 1962. Vol. 66, No. 622. Pp. 603 — 616.

  6. Ballentine J. R. et al. Refinement of Sonic Fatigue Structural Design Criteria // Jan. 1968. AFFDL-TR-67-156, Air Force Dynamics Laboratory, Wright-Patterson Air Force Base, Ohio. P.232.

  7. Ballentine J. R. et al. Sonic Fatigue in Combined Environment // May 1966. AFFDL-TR-66-7, Air Force Dynamics Laboratory, Wright-Patterson Air Force Base, Ohio. P.149.

  8. Rudder F. F., Plumblee H. E. Sonic Fatigue Design Guide for Military Aircraft // May 1975. AFFDL-TR-74-112, Air Force Dynamics Laboratory, Wright-Patterson Air Force Base, Ohio. P.572.

  9. Blevins R. D. An Approximate method for Sonic Fatigue Analysis of Plates and Shells // Journal of Sound and Vibration. 1989. 129, № 1. P. 51 — 57.

  10. Eringen A. C. Response of beams and Plates to random Loads // Trans. ASME Journal Applied Mechanics. 1957. № 24. Pp. 46 — 52.

  11. Barnoski R. L., Maurer J. R. Distributed system response characteristics in random pressure field // September 1970, NASA contract report, NASA CR — 1660, P. 220.

  12. Вронский Г.В. Оценка усталостной долговечности подкреплённой прямоугольной панели при воздействии движущейся случайной нагрузки // Труды ЦАГИ. 1976. Вып. 1796. С. 28.

  13. Wagner H., Bhat Rama B., Linear Response of an Elastic Plate to Actual Random Load // Ingenieur-Archiv. 1970. Vol. 39. Pp. 149 — 158.

  14. Денисов С.Л., Медведский А.Л. Отклик ортотропных пластин на широкополосное акустическое воздействие при различных видах взаимной спектральной плотности действующей нагрузки // Механика композиционных материалов. 2012. Т.18. № 4. С. 527 — 543.

  15. Денисов С.Л., Медведский А.Л., Паранин Г.В. Изучение долговечности изотропных пластин при широкополосном акустическом нагружении с различными видами функции взаимной спектральной плотности // Учёные записки ЦАГИ. 2014. Т. XLV. № 2. С. 118 — 136.

  16. Кузнецова Е.Л., Медведский А.Л., Тарлаковский Д.В., Федотенков Г.В. Воздействие нестационарной распределенной нагрузки на поверхность упругого слоя // Труды МАИ, 2013, № 71: http://www.mai.ru/science/trudy/published.php?ID=46621

  17. Зарецкий М.В., Сидоренко А.С. Моделирование динамического напряженного состояния конструкции авиационного изделия при случайном нагружении // Труды МАИ, 2014, № 75: http://www.mai.ru/science/trudy/published.php?ID=49667

  18. Локтева Н.А., Сердюк Д.О., Тарлаковский Д.В. Влияние формы набегающей волны на звукоизоляционные свойства прямоугольной пластины сложной структуры // Труды МАИ, 2015, № 82: http://www.mai.ru/science/trudy/published.php?ID=58602

  19. Коновалов В.В., Качанов Е.Б., Сеник В.Я., Хватан А.М. Расчётные характеристики металлических конструкционных авиационных материалов / Справочник. — М. Триада Принт, 2007. — 353 с.

  20. Lee Yung-Li, Pan Jwo, Hathaway R. B., Barkley M. E. Fatigue Testing and Analysis (Theory and Practice), ELSEVIER, 2005. Р.402.

  21. Райхер В.Л. Гипотеза спектрального суммирования и её применение для определения усталостной долговечности при действии случайных нагрузок // Труды ЦАГИ. 1969. Вып. 1134. C. 40.


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2024

 Вход