温度效应对铝合金壁板高频声振疲劳寿命的影响研究

基于统计能量分析方法,计算了不同温度条件下飞行器铝合金壁板的高频声振响应及均方应力;采用零阶矩应力谱法获得了简化应力功率谱,结合频域疲劳寿命分析方法计算了壁板的高频疲劳寿命。分别研究了温度变化导致结构的刚度、材料S-N曲线变化对铝合金壁板高频疲劳寿命的影响规律。研究结果表明:仅考虑刚度变化时,随着温度升高,危险点响应和均方应力均逐渐减小,进而导致壁板疲劳寿命变长;综合考虑刚度、S-N曲线随温度变化时,温度由20℃升高到100℃或降低至-60℃,均会导致铝合金壁板疲劳寿命显著缩短。高频声振疲劳这一特殊的温度效应,对高超声速飞行器的设计而言是一个新的发现。

内损耗因子对铝合金壁板高频疲劳寿命影响的研究

基于统计能量分析方法计算高超声速飞行器铝合金壁板高频声振响应,分析了在不同内损耗因子情况下壁板均方根应力和危险点响应集中因子。进而采用频域疲劳寿命方法,结合零阶矩应力谱法计算了壁板的高频疲劳寿命,研究了在不同内损耗因子情况下铝合金壁板高频疲劳寿命的变化规律。研究结果表明:随着内损耗因子的增大,壁板的均方响应逐渐减小,但响应集中因子逐渐增大,最终导致壁板疲劳寿命出现先变长后缩短的变化趋势;随着内损耗因子的增大,高频段应力响应对疲劳寿命的贡献量明显增大。