壁板颤振是一种自激振动现象,它是壁板在惯性力、弹性力以及气动力相互耦合作用下产生的。随着飞行器飞行马赫数的提高,气动热效应变得越来越显著。温度升高会引起壁板面内的热应力以及热力矩,这会影响壁板的气动弹性稳定性。因此在分析超声速或高超声速下壁板的颤振问题时,就必须要考虑气动加热对壁板稳定性的影响。近些年来,智能材料被广泛地应用于壁板的主动控制或被动控制。目前壁板地面颤振实验的相关研究仍然较少。为此,本文主要针对以下几个问题展开研究:采用Kirchhoff经典板理论、von-Karman非线性位移应变关系以及Hamilton原理建立了超声速流中复合材料壁板运动的偏微分方程。采用三阶非线性活塞理论模拟气动力,并采用Galerkin方法获得了壁板运动的常微分方程。研究了壁板在气动载荷和热载荷联合作用下的稳定性边界。采用频域分析方法研究了壁板弯曲固有频率、临界热屈曲温度和临界颤振动压。分析了气动非线性项对发生颤振时极限环振动幅值的影响。研究了壁板温度、长宽比和铺设角度对颤振边界的影响。采用在复合材料层合板中铺设形状记忆合金的方法对壁板颤振以及热屈曲实施抑制。采用Kirchhoff经典板理论模拟壁板位移,采用von-Karman大变形理论描述壁板非线性位移-应变关系,壁板表面所承受的气动力采用三阶活塞非线性理论来描述,采用一维Brinson热力学模型描述形状记忆合金产生的回复力。铺设形状记忆合金壁板的运动偏微分方程组由Hamilton原理建立,随后通过Galerkin离散法得到系统运动的常微分方程组,建立了一种研究铺设形状记忆合金壁板气动热弹性问题的新方法。采用非线性理论分析了系统的稳定性区域和颤振边界。研究了形状记忆合金的铺设角度、铺设位置、份数、预应变和温度对壁板热屈曲和颤振抑制效果的影响。研究了高超声速气流中三维复合材料层合板的非线性气动弹性-气动热耦合问题,构建了壁板温度随飞行高度、气流密度和飞行速度等环境参数的函数。建模过程中采用Ecker’s参考温度方法计算气动力所产生的气动加热,壁板内的瞬态热传导方程由差分方法求解,采用三阶非线性活塞理论模拟气动压力,实现了气壁板动弹性-气动热耦合分析。数值分析中考虑了斜激波前后参数对气流参数、临界颤振动压和极限环振动幅值的影响,计算了壁板在气动弹性-气动热耦合作用下的时域响应。提出了一种新的壁板地面颤振试验方法。给出了缩减分布式非定常气动力为集中力的方法。试验研究和数值计算对象为一块四边简支薄铝板。采用三阶非线性活塞理论模拟超声速壁板的非定常气动力。试验过程中应用d Space控制系统实时采集并分析壁板某几个点的位移和速度信息,然后计算所需要产生的气动力并且施加于激振器。采用激光位移传感器测量壁板最大位移点处的振动响应,来判断壁板所处于的运动状态。数值分析中应用Hamilton原理、Galerkin离散方法和Rung-Kutta法对壁板的非线性动力学响应进行分析。最后对试验和数值计算结果进行分析对比,包括壁板临界颤振动压以及极限环振动幅值。