Материал: Прочность, устойчивость, колебания. Т. 3

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

486 Теория аэрогидроупругости

Переход через эту линию при изменении параметров системы соот­ ветствует выходу характеристического показателя в правую полу­

плоскость

через

начало

координат — выпучиванию

панели

(см.

рис. 6,

б).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для

квадратной

панели = 1

и Ыу =

0 область

устойчивости

показана на рис. 12 [15].

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Область устойчивости ограничена линиями АВ и ВЕ. Линия ВЕ

построена

по уравнению (34)

[линия, построенная по уравнению (33),

мало отличается от

ВЕ ], а

линия

АВ соответствует

уравнению

(35).

 

 

 

 

 

 

При переходе через ВЕ насту­

 

 

 

 

 

 

пает флаттер, при переходе через

 

 

 

 

 

 

АВ — выпучивание

панели.

 

 

 

 

 

 

 

Формулы (33), (34) дают зна­

 

 

 

 

 

 

чения

критических

скоростей,

 

 

 

 

 

 

заниженные на 20—30%.

 

 

 

 

 

 

 

Другие задачи. Сводка резуль­

 

 

 

 

 

 

татов.

Пластинки,

бесконечные

 

 

 

 

 

 

в направлении,

перпендикуляр­

 

 

 

 

 

 

ном

направлению

потока,

рас­

 

 

 

 

 

 

смотрены в работе [88] с исполь­

 

 

 

 

 

 

зованием точных формул теории

 

 

 

 

 

 

линеаризированного потенциаль­

 

 

 

 

 

 

ного сверхзвукового течения. На

рии Аккерета эти пластинки

 

основе

поршневой теории и тео­

рассмотрены

в

статьях

[6, 36, 47, 48,

68, 81]. Исследование прямоугольных пластинок с различным опиранием сторон описано во многих работах. Так, пластинка, защемлен­ ная по контуру, рассмотрена в работе [40] с применением метода Галеркина и поршневой теории. В качестве аппроксимирующих функ­ ций использованы «балочные функции», функции Игути и квазиполная система тригонометрических функций. В той же работе рассмотрены различные комбинации заделки и шарнирного опирания. Точное реше­ ние для пластинки, опертой по кромкам, которые параллельны потоку, и свободной по двум другим кромкам, дано на основе поршневой тео­ рии в статье [49]. Двухпролетная неразрезная пластинка рассмотрена в статьях [44, 45]. Сопоставление результатов, которое для этой задачи дают различные аэродинамические теории, приведено в статье [34]. Круглые и эллиптические пластинки описаны в работе [80]. В статьях

[1, 2, 3, 22,

75] рассмотрены ортотропные и трехслойные

пластины,

а в статьях

[38, 89] — пластины, обтекаемые проводящим

газом.

Численные результаты для сверхзвукового обтекания

приведены

в табл. 3 и 4. Через А,обозначен параметр, вычисляемый по формуле (32). Все формулы соответствуют поршневой теории и, следовательно, при­ годны лишь при М2 > I. Результаты можно использовать для умерен­

ных сверхзвуковых скоростей,

если под А, понимать выражение

* _ **

а9р0хМ2

 

О У М 2 — 1

Это соответствует, очевидно, применению формулы Аккерета. Сопоставление экспериментальных и теоретических результатов. Это

сопоставление показано на рис. 13; сплошные и пунктирные линии

Флаттер плоских панелей (линейные задачи)

487

3. Минимальные критические значения параметра \ для бесконечной поперек потока пластинки (поток — сверхзвуковой, поршневая теория)

Схема опорных закреплений

и г

Ь*— а ------►

с : . п т

и

Ж

Г*- а а -Ц

и

I

ч —

 

Метод Галеркина

 

 

(п — число удержи­

Характер

Точное

ваемых членов ряда)

 

 

 

неустойчи­

решение

 

 

 

вости

 

п = 2

 

п = 4

на границе

 

л = 3

 

343

274

352

337

Флаттер

135

122,7

-

-

Флаттер

6,33

6,33

-

-

Дивергенция

154,8

125

-

-

Флаттер

636

600

660

630

Флаттер

488

Теория аэрогидроупругости

4. Минимальные критические значения параметра К для пластинок конечных размеров (Nx = Nу=0)

(п оток — с в е р х зв у к о в о й , п ор ш н евая т ео р и я )

Флаттер оболочек и криволинейных панелей

489

соответствуют теоретическим результатам. Кривая 1относится к квадрат­ ной пластинке, защемленной по передней и задней кромкам и опертой по боковым кромкам. Экспериментальные точки * для этого случая обозначены квадратами. Кривые 2 и 3 относятся к бесконечной попе­ рек потока пластинке, защемленной по передней и задней кромкам. Кри­ вая 2 получена с использованием стационарной теории; кривая 3 — с использованием нестационарной теории. Кружками отмечены экспери­ ментальные результаты, относящиеся к конечным пластинкам, защемленным по передней кромке, упруго заделан­ ным на задней кромке и свободным на боковых. Белые кружки соответст­ вуют результатам Локка и Фына, чер­

ные — Сильвестра и Бейкера

и черно­

белые —- Андерсона. Кривая

4 отно­

сится к

первоначально выпученной

панели;

треугольники — эксперимен­

тальные точки, соответствующие этому случаю (белые — по работе Сильвестра и Бейкера и черные—по работе Эйсли). Подробнее см. работы (23, 46].

ФЛАТТЕР ОБОЛОЧЕК И КРИВОЛИНЕЙНЫХ ПАНЕЛЕЙ

Исходные уравнения. Исследование устойчивости упругих оболочек и кри­ волинейных панелей постоянной тол­ щины Н в потоке сжимаемого газа сво­ дится в общем случае к исследованию уравнений движения вида [15]

^ IIй +

^ 12у +

^13^ =

1 — V2

 

------ ЁК~

 

^21« +

^

^ 23^ =

1 — V2

(36)

-------<72:

Ьэ1и +

+

 

1 — V2

 

^33^ = — ' ЯЗ\

 

здесь Ьи — дифференциальные операторы, вид которых определяется геометрией срединной поверхности оболочки, наличием подкрепляющих элементов, системой координат и выбором того или иного варианта теории оболочек. Функции ц, о, ш описывают соответственно танген­ циальные и нормальное перемещения точек срединной поверхности. Компоненты нагрузки <71? <73, отнесенные к единице площади средин­ ной поверхности, определяют по формулам

д2и .

о

е.

I

о

Я\ = *- Р<Д) о р +

Я\* <7г = “

Роло ^ Г

+

Яч ;

<7з = “

 

д2ш

о

 

 

РоЛ0 5^2" + Р( — Ре +

 

 

* Ссылки на экспериментальные работы даны в обзоре [23].

490 Теория аэрогидроупругости

здесь р0 — плотность материала оболочки; А0 — приведенная толщина оболочки, которая при отсутствии подкрепляющих элементов равна А; ри Ре — соответственно внутреннее и внешнее давление на оболочку;

<7° — прочие статические или динамические нагрузки, при­

ходящиеся на единицу площади срединной поверхности.

К уравнениям (36) должны быть присоединены граничные условия. Если замкнутая оболочка или панель считаются бесконечно длинными в направлении потока, то предполагается, что решения на бесконеч­ ности ограничены в любой момент времени. Для оболочек и криволи­ нейных панелей конечных размеров граничные условия можно записать, зная в каждом конкретном случае способ закрепления торцов оболочки или кромок панели.

Бесконечно длинная круговая цилиндрическая оболочка. Следуя ра­ боте [5], операторы Ць возьмем в форме

 

^

, — V

 

 

 

 

 

 

а3

,

а2

 

дх2 +

2

* дз2

Ь*2

2

'

дх*

дз2 »

 

 

 

-и*

=

1 +

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

дх дз

 

 

 

 

 

 

 

 

 

д

 

3 — V

 

 

аз

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

с2*4-дх2дз

(38)

 

 

 

 

 

 

 

а3

1 — V

 

а3

 

^1 3 = / -31 = т г “ 1 г - с 2 й (

 

 

 

дх дз2

где х, г,

0 — цилиндрические

координаты;

 

 

 

 

 

 

5 = Л 6;

с2

=

к2

л

д2

^

д2

(39)

 

12Д3

Л =

д^" +

3$а ‘

 

 

 

 

 

 

При

^ = $2 =

<7з=

0

решение задачи

ищем

в

классе волн, рас­

пространяющихся

вдоль

оболочки:

 

 

 

 

 

 

 

 

и =

1 \е1(П/—‘кх) соз л0;

 

 

 

 

 

 

с =

 

 

1~ кх> зш лб;

 

 

 

 

 

 

ьу = &1’ ^ 1~ кх) соз л0;

 

 

 

(40)

здесь Б, т), С — некоторые, вообще говоря, комплексные коэффициенты;

к = -т-----волновое число (А. — длина полуволны в направлении об-

л

разующих, см. рис. 10); л = 0,1, 2, 3, . . . Согласно линеаризированной потенциальной теории аэродинамическое давление может быть пред­ ставлено в виде

р1 = р,Яа, (П — Ш 1) \е 11ш~ кх) соз л 0;

)

 

(41)

ре = — реКа* (О — Ш е) \е 1 № ~кх>соз л0. |

Источник: https://studfile.net/preview/19992756/