Известия РАН. Механика твердого тела, 2020, № 5, стр. 138-150

ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОБЛЕМ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ОРТОТРОПНЫХ ПОЛИГОНАЛЬНЫХ ПЛАСТИН ПРИ ШИРОКОПОЛОСНОМ АКУСТИЧЕСКОМ ВОЗДЕЙСТВИИ С УЧЕТОМ ЭФФЕКТОВ ИЗЛУЧЕНИЯ

С. Л. Денисов a*, В. Ф. Копьев a, А. Л. Медведский a**, Н. Н. Остриков a

a Центральный аэрогидродинамический институт им. Н.Е. Жуковского
Жуковский, Россия

* E-mail: stanislav.denisov@tsagi.ru
** E-mail: aleksandr.medvedskiy@tsagi.ru

Поступила в редакцию 11.01.2020
После доработки 18.01.2020
Принята к публикации 25.01.2020

Аннотация

В работе рассматриваются задачи расчета долговечности ортотропных полигональных пластин, описываемых в рамках теории Кирхгофа и подвергающихся акустическому воздействию с широким спектром с учетом эффектов переизлучения звука. Предложен гибридный численно-аналитический метод решения задачи, основанный на определении собственных форм и частот колебаний пластины с помощью метода конечных элементов (МКЭ) с последующим расчетом моментов спектральной плотности среднеквадратичных напряжений с использованием квадратур Гаусса 5-го порядка. В работе выполнен расчет долговечности полигональной ортотропной стеклопластиковой пластины с помощью четырех различных методов (метод пересечений, метод Ковалевски, метод Болотина и метод Райхера) при диффузном распределении звукового поля по поверхности пластины и случайном широкополосном акустическом воздействии.

Ключевые слова: долговечность, акустическое нагружение, спектральная плотность обобщенных сил, метод конечных элементов (МКЭ), переизлучение звука, взаимная спектральная плотность

DOI: 10.31857/S0572329920030058

Список литературы

  1. Miles J.W. On Structural Fatigue Under Random Loading // Journal of the Aeronautical Sciences. 1954. V. 21. №. 11. P. 753–762.

  2. Powell A. On the Fatigue Failure of Structure due to the Vibration Excited by Random Pressure Fields // Journal Acoustic Society of America. 1958. V. 30. P. 1130–1135.

  3. Clarkson B.L. The design of Structures to Resist Jet Noise Fatigue // Journal Royal Aeronautic Society. 1962. V. 66. No. 622. P. 603–616.

  4. 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.

  5. Бажанов В.Л., Гольденблат И.И., Копнов В.А., Поспелов А.Д., Синюков А.М. Пластинки и оболочки из стеклопластиков. М.: “Высшая школа”, 1970. 408 с.

  6. Рытов С.М., Кравцов Ю.А., Татарский В.И. Введение в статистическую радиофизику. Часть II. Случайные поля. М.: Наука, 1978. 463 с.

  7. Медведский А.Л., Копьев В.Ф., Остриков Н.Н., Денисов С.Л. Влияния акустического излучения крупномасштабных когерентных структур типа волн неустойчивости на отклик и долговечность полигональных ортотропных пластин // XII Всероссийский съезд по фундаментальным проблемам теоретической и прикладной механики, Уфа, 2019. С. 225–232.

  8. Плахов Д.Д. Прохождение акустической волны сквозь многослойную пластину, подкрепленную ребрами жесткости // Акустический журнал, 1967. Т. 13. № 4. С. 597–603.

  9. Шендеров Е.Л. Волновые задачи гидроакустики. Л.: Судостроение, 1972. 348 с.

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

  11. Болотин В.В. Случайные колебания упругих систем. М.: Наука. 1979. 335 с.

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

  13. Мунин А.Г., Квитка В.Е. Авиационная акустика. М.: Машиностроение, 1973. 437 с.

  14. Горшков А.Г., Медведский А.Л., Рабинский Л.Н., Тарлаковский Д.В. Волны в сплошных средах. М.: Физматлит, 2004. 472 с.

  15. Zienkiewicz O.C., Taylor R.L. The Finite Element Method. Vol. 2: Solid Mechanics. Fifth edition published by Butterworth/Heinemann, 2000. P. 478.

  16. Мэтьюз Д.Г., Финк К.Д. Численные методы. Использование Matlab. Третье издание. Издательский дом “Вильямс”, 2001. 713 с.

  17. Белкин А.Е., Гаврюшин С.С. Расчет пластин методом конечных элементов: Учеб. пособ. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. 232 с.

  18. Денисов С.Л., Медведский А.Л. Разработка и верификация численно-аналитического метода расчета отклика пластин на широкополосное акустическое воздействие // Электронный журнал “Труды МАИ”. 2016. Вып. 91, www.mai.ru/science/trudy

  19. Моваггар А.Н., Львов Г.И. Экспериментальное исследование усталостной прочности стекловолоконного композита СТЭФ-1 // Проблемы прочности, 2012. № 2. С. 145–155.

Дополнительные материалы отсутствуют.