文档介绍：博士学位论文
基于波动理论的有限尺寸结构短时瞬态响
应与功率流控制
THE SHORT TIME TRANSIENT RESPONSES
AND POWER FLOW CONTROL OF
STRUCTURES WITH FINITE SIZE BASED ON
THE WAVE THEORY
刘春川
哈尔滨工业大学
2011 年 6 月
国内图书分类号:, O326 学校代码:10213
国际图书分类号: 密级:公开
工学博士学位论文
基于波动理论的有限尺寸结构短时瞬态响
应与功率流控制
博士研究生:刘春川
导师:黄文虎教授、院士
副导师:李凤明教授
申请学位:工学博士
学科:一般力学与力学基础
所在单位:航天学院
答辩日期:2011 年 6 月
授予学位单位:哈尔滨工业大学
Classified Index: , O326
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Dissertation for the Doctoral Degree in Engineering
THE SHORT TIME TRANSIENT RESPONSES
AND POWER FLOW CONTROL OF
STRUCTURES WITH FINITE SIZE BASED ON
THE WAVE THEORY
Candidate: Liu Chun-chuan
Supervisor: Prof. Huang Wen-hu
Associate Supervisor: Prof. Li Feng-ming
Academic Degree Applied for: Doctor of Engineering
Speciality: General and Fundamental
Mechanics
Affiliation: School of Astronautics
Date of Defence: June, 2011
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
摘要
摘要
随着航天事业的发展,航天器结构也日益复杂,使用的火工装置也越来越
多。火工装置在执行爆炸分离的任务过程中,将在结构中产生很高量级的加速
度短时瞬态响应,这将造成飞行器结构敏感电子设备的损伤,甚至破坏,可能
导致飞行器灾难性的事故。与此同时,航天器承担的任务越来越多,对航天器的
控制精度和稳定性指标的要求更为严格,航天器结构的中、高频扰动问题也日
益突出,结构功率流可以有效地描述结构中、高频扰动的传播。因此,为使航
天器在更安全、稳定的环境中工作,研究冲击载荷作用下结构的短时瞬态响应
以及结构功率流传播与控制问题具有重要意义。
对于以高频响应为主的短时瞬态响应的求解及分析,基于稳态的有限元方
法及模态叠加思路已不适用,一般采用基于波动理论的分析方法。在这方面的
研究前人已做了大量工作,但其中对于有限尺寸结构短时瞬态响应的求解及功
率流控制问题,研究得还不充分,到目前为止,在采用广义射线法和回传射线
矩阵法研究有限尺寸板结构受冲击载荷作用的短时瞬态响应方面, 尚未见相应
的文献。
本文研究有限尺寸结构短时瞬态响应与功率流控制问题。基于波动理论,
发展了前人的方法,主要采用广义射线法和回传射线矩阵法,研究有限尺寸板
结构受冲击载荷作用下的短时瞬态响应问题,为解决此类问题提供了一条有效
的途径。本文具体研究内容如下:
首先,拓展了广义射线法和回传射线矩阵法的研究范围,将其推广用于研
究冲击载荷作用下有限尺寸板结构的短时瞬态响应问题。以往研究者采用广义
射线法和回传射线矩阵法研究了梁、平面桁架和空间钢架等结构的瞬态响应问
题。本文基于 Mindlin 板理论,采用广义射线法,得到冲击载荷作用下平板结
构中传播的射线群,并采用广义射线法与回传射线矩阵法,研究有限尺寸 L 型
垂直板结构中传播的各条射线群,进而计算有限尺寸板结构的短时瞬态响应,
分析板厚度、材料性质和冲击载荷类型对结构短时瞬态响应的影响。通过与实
验结果对比,验证有限尺寸平板结构的短时瞬态响应理论研究结果。
其次,在以上的研究基础上,进一步将回传射线矩阵法拓展应用于研究复
合材料加肋层合板结构受冲击载荷作