Investigación semianalítica sobre los comportamientos aeroelasto-térmicos de placas gradualmente funcionales bajo campos de temperatura arbitrarios en vehículos hipersónicos
Autores: Li, Chang; Wan, Zhiqiang; Wang, Xiaozhe; Yang, Chao; Li, Keyu
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Investigación semianalítica sobre los comportamientos aeroelasto-térmicos de placas gradualmente funcionales bajo campos de temperatura arbitrarios en vehículos hipersónicos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Vehículos hipersónicos
Efectos aero-termoelásticos
Materiales graduados funcionalmente
Protección térmica
Comportamientos aero-termoelásticos
Placas FG
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
Los vehículos hipersónicos son susceptibles a un considerable calentamiento aerodinámico y a efectos aerotermoelásticos notables durante el vuelo debido a sus altas velocidades. Los materiales gradualmente funcionales (FGMs), que permiten cambios continuos en las propiedades del material al variar la proporción de diferentes materiales, proporcionan tanto protección térmica como capacidades de carga. Por lo tanto, se utilizan ampliamente en estructuras de protección térmica para vehículos hipersónicos. En este trabajo, se analizan los comportamientos aerotermoelásticos de placas gradualmente funcionales (FG) bajo campos de temperatura arbitrarios a través de un método semianalítico. Esta investigación desarrolla un método que considera la influencia de la carga térmica, específicamente la disminución de la rigidez debido a las tensiones térmicas, así como la correlación entre las propiedades del material y las temperaturas bajo campos de temperatura arbitrarios, basado en el método de Ritz. Se emplean la teoría clásica de placas, la teoría de placas de gran deformación de von Karman y la teoría del pistón para formular las funciones de energía de deformación, energía cinética y trabajo externo del sistema. Este documento presenta un análisis novedoso de la aerotermoelasticidad estática de las placas FG, además del flutter lineal/no lineal bajo campos de temperatura arbitrarios, como campos de temperatura uniformes, lineales y no lineales. Además, se analizan los efectos del índice de fracción de volumen, la presión dinámica y el aumento de temperatura en las características aerotermoelásticas de las placas FG.
Descripción
Los vehículos hipersónicos son susceptibles a un considerable calentamiento aerodinámico y a efectos aerotermoelásticos notables durante el vuelo debido a sus altas velocidades. Los materiales gradualmente funcionales (FGMs), que permiten cambios continuos en las propiedades del material al variar la proporción de diferentes materiales, proporcionan tanto protección térmica como capacidades de carga. Por lo tanto, se utilizan ampliamente en estructuras de protección térmica para vehículos hipersónicos. En este trabajo, se analizan los comportamientos aerotermoelásticos de placas gradualmente funcionales (FG) bajo campos de temperatura arbitrarios a través de un método semianalítico. Esta investigación desarrolla un método que considera la influencia de la carga térmica, específicamente la disminución de la rigidez debido a las tensiones térmicas, así como la correlación entre las propiedades del material y las temperaturas bajo campos de temperatura arbitrarios, basado en el método de Ritz. Se emplean la teoría clásica de placas, la teoría de placas de gran deformación de von Karman y la teoría del pistón para formular las funciones de energía de deformación, energía cinética y trabajo externo del sistema. Este documento presenta un análisis novedoso de la aerotermoelasticidad estática de las placas FG, además del flutter lineal/no lineal bajo campos de temperatura arbitrarios, como campos de temperatura uniformes, lineales y no lineales. Además, se analizan los efectos del índice de fracción de volumen, la presión dinámica y el aumento de temperatura en las características aerotermoelásticas de las placas FG.