[发明专利]基于概率理论的热噪声载荷下薄壁结构突弹跳变预测方法

权利要求书

1.基于概率理论的热噪声载荷下薄壁结构突弹跳变预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：获取待预测复合材料板铺层信息、材料和几何参数；

步骤2：计算待预测复合材料的总体刚度矩阵；

步骤3：热噪声载荷下薄壁结构动力学方程推导，获取无量纲单模态方程；

步骤4：获取待预测复合材料板的刚度曲线，利用刚度曲线极值点获得跳变临界力f_cr关于屈曲系数s的函数表达式；

步骤5：列出给定声压级SPL的噪声载荷概率密度函数g(p)；

步骤6：比较噪声载荷的概率密度函数和跳变临界力对应的临界声压p_cr，推导跳变临界声压级表达式，并给出对应的跳变概率；

步骤1中：

获取复合材料板的铺层信息，包括铺设层数N、每层厚度h、每层铺设方向θ；

获取每层的材料参数，包括弹性模量E₁，E₂，泊松比ν₁₂，ν₂₁，剪切模量G₁₂，G₁₃，G₂₃，密度ρ，热膨胀系数α₁，α₂；

获取几何参数，包括长L_x、宽L_y、厚h；

步骤2中，首先确定每个单一铺层刚度矩阵，第k层的刚度矩阵为：

其中，

然后计算总体刚度矩阵

其中，A_ij,B_ij,D_ij分别为拉伸、拉弯耦合、弯曲刚度矩阵元素，z为厚度方向坐标，z_k+1和z_k分别为第k层上下表面坐标，T^(k)为第k层坐标转换矩阵；

θ^(k)为第k层铺设角。

2.根据权利要求1所述的基于概率理论的热噪声载荷下薄壁结构突弹跳变预测方法，其特征在于，步骤3具体包括：

采用假设模态法，将响应表示成双重傅里叶级数并截取第一项，应用伽辽金法将板的偏微分动力学方程转化为常微分方程，并将方程无量纲化得：

其中q＝w/h为无量纲位移，w为板中点位移，h为板厚；

τ＝t/γ为无量纲时间；

为无量纲基频，β＝L_y/L_x，L_x和L_y分别为板的长和宽，β小于1；

ξ为名义粘性阻尼；

s＝T/T₀为屈曲系数，T为板的温升，T₀为板发生热屈曲的临界温升，板内各处温升相等，

其中，分别为单位温升引起的x,y方向的热内力以及xy平面内的剪切力，

κ为立方项系数

其中L_z＝z_N+1-z₁为板的总厚度，为时间缩放系数，[A^*]＝[A]^-1为拉伸刚度矩阵的逆矩阵，

f＝p_coefficientp(t)为激励项，p(t)为板上施加的声压，为载荷转换系数。

3.根据权利要求1所述的基于概率理论的热噪声载荷下薄壁结构突弹跳变预测方法，其特征在于，步骤4具体包括：

考虑式(4)对应的静平衡方程，即令加速度项和速度项为零，得到力与位移的关系：

绘制s取不同值时式(8)对应的刚度曲线，其中力f转换为声压p,无量纲位移q转换为有量纲位移w；在s1情况下，取极值点B和C的纵坐标即为跳变临界声压p_cr:

p_cr＝f_cr/p_coefficient (9)

其中