复合材料结构声疲劳的边界元数值模拟方法及其应用

本文主要探讨了复合材料结构声疲劳问题在航空航天工程中的重要性及解决方法，特别是在2003年提出的数值模拟技术。复合材料因其轻质、高强度的特点，在航空航天领域广泛应用，然而在高噪声和湿热环境下工作时，声疲劳成为影响结构安全的关键因素。由于实验验证成本高昂且耗时，数值模拟成为一种有效且经济的研究手段。 论文首先强调了采用边界元法进行动力响应的数值模拟，这是一种精确计算结构在声压作用下的响应的方法，能够提供动态行为的详尽理解。这种方法的发展旨在实现复合材料结构声疲劳的完整数值模拟，从而为预测其疲劳寿命提供准确的依据。作者杜三虎等人基于国家自然科学基金的资助，构建了一个综合模型，涵盖了结构的材料力学性质模拟、循环载荷下的应力响应模拟，以及声载荷对疲劳寿命的影响评估。 Blevins的方法被提及，这是一种针对随机载荷的有效声疲劳应力分析方法，它依赖于结构的固有频率、模态和阻尼特性。通过求解强迫运动问题得到模态对声压的响应，随后对声压的能谱分析揭示了应力的历史和空间分布。结合材料的S-N关系（应变-寿命曲线），可以预测结构在声疲劳作用下的剩余强度和预期寿命。 Singhal等人的工作进一步拓展了声疲劳数值模拟的通用方法，他们简化了假设，为复合材料层合板提供了更广泛的模拟框架。这种数值模拟方法不仅考虑了声压载荷，还纳入了机械疲劳和其他环境因素，从而更全面地评估了复合材料结构在实际工作条件下的疲劳性能。 这篇论文是关于复合材料结构声疲劳问题的深入研究，通过数值模拟手段，为设计和优化航空航天部件的声疲劳耐久性提供了科学依据和技术支持。其研究成果对于提高复合材料结构的可靠性具有重要意义，并为后续的科研和工程实践奠定了基础。