题目：高温环境下薄壁结构声致振动分析与抑制方法

板壳结构因重量轻、承载能力大等突出优点，在冲压发动机等航空航天产品中被广泛应用，但板壳结构却容易出现振动及疲劳裂纹等问题，尤其是处于冲压发动机热端部件的薄壁结构，由于温度场、声场、流场以及应力场的综合作用而带来的结构故障问题屡见不鲜，严重限制了冲压发动机的研制进程。本文针对高温板壳结构的设计需求，理论、试验和数值仿真相结合的研究高温环境下板壳结构的声致振动求解理论、声疲劳预估方法和振动抑制技术，以期提高冲压发动机热端薄壁结构的设计能力。

基于最大熵原理和穿越理论，建立了一套声激励下薄壁结构振动响应分析与随机疲劳预测的理论和方法。针对冲压发动机中动态测试数据测试时间短、测试样本少的特点，提出基于最大熵原理的功率谱密度统计方法；在薄壳结构振动方程的基础上，将穿越理论引入随机激励下的结构振动响应预估，建立了功率谱密度函数作为结构输入激励时的振动响应求解方法；在此基础上引入概率疲劳损伤模型，建立了声疲劳的概率损伤求解理论与概率寿命计算程序；以矩形薄壁板为对象，对其随机振动响应及随机疲劳进行计算分析，验证了所建立理论和方法的有效性。

发展了热声载荷联合作用下薄壁板振动特性的动力学模型，运用等价线性化方法建立了非线性振动响应的求解方法，揭示了热声载荷联合作用下薄壁结构的非线性响应特征。基于板壳的大挠度理论建立热屈曲理论模型，获得单独热载荷作用时结构的屈曲临界值和后屈曲路径；在此基础上代入随机声载荷的影响，建立热声载荷联合作用下的结构屈曲分析模型和计算方法；进一步以热弹性力学、板壳理论及结构稳定性原理为基础，建立了热声载荷联合作用下薄壁板运动模态方程，并运用等价线性化方法建立了非线性振动响应的求解理论；以矩形金属薄壁板为例，对热声联合作用下的屈曲临界值求解，并进一步分析屈曲前后的模态特征和振动响应特性，获得了声载荷联合作用下薄壁结构的非线性响应特征以及温度、声压对其影响规律。

提出了新型轻质金属橡胶约束层阻尼结构，并建立了其设计方法，可以满足冲压发动机中使用温度高、质量轻、减振频域宽的振动抑制设计需求。针对冲压发动机减振设计中温度高、质量轻、减振频域宽的苛刻要求，提出一种适用于高温环境的新型轻质金属橡胶，并将其作为阻尼层形成约束层阻尼结构。为发挥约束层阻尼结构的能量耗散优点，突破常规粘弹性约束层阻尼结构温度适用范围，并且发挥轻质金属橡胶的隔热作用，对其静/动态力学性能进行了系统的试验研究，获得关键参数对其刚度、阻尼的影响规律；引入金属丝螺旋卷的细微力学描述模型，通过试验结果获得接触状态贡献系数的变化规律，由此建立轻质金属橡胶的宏观唯象模型；在此基础上，建立带轻质金属橡胶约束层薄壁结构振动响应的求解方法，理论与试验相结合，获得了阻尼结构的关键设计参数和影响规律，建立了高温环境下薄壁结构的振动抑制技术。

论文方法被用于某冲压发动机燃烧室衬套的声致振动问题分析，成功预示了某冲压发动机燃烧室衬套的声致振动失效，并给出了振动抑制的结构改进建议，数值仿真与试验测试结果均表明，在结构总质量仅增加1.1%时，可使振动响应降低3倍以上，有效的抑制了声致振动及其诱发的疲劳破坏。