直升机主桨叶疲劳试验系统动力学特性分析

发布时间：2017-07-08 07:31

  本文关键词：直升机主桨叶疲劳试验系统动力学特性分析

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【摘要】：旋翼桨叶作为直升机的最关键的几大部件之一,长期承受复杂的周期交变载荷,因此它性能的好与坏直接影响直升机的总体性能,同时关系到飞行的安全。目前,解决这一问题的有效方法就是通过疲劳试验,从而获得桨叶的疲劳性能。由此可见,疲劳试验台的工作原理以及动力学特性等直接影响对桨叶疲劳性能的评估。本课题主要从两个方面对直升机主桨叶疲劳试验系统进行研究,第一,从有限元动力学仿真分析模块入手,建立直升机主桨叶疲劳试验系统的有限元模型;第二,从动力学理论出发,建立直升机主桨叶疲劳试验系统的力学模型。最后,通过对结果的对比分析,为直升机主桨叶疲劳试验系统的改进提供理论基础。本文首先,从动力学理论出发,建立直升机主桨叶疲劳试验系统的理论力学模型,在进行理论建模的过程中,分别建立了四种力学模型,对比分析这四种力学模型的优缺点,最后选取第四种力学模型,分析此系统的固有频率、振型图和稳态振动响应,介绍了动力学的基本理论和有限元动力学仿真分析的基本原理,然后,从有限元软件ANSYS出发,对直升机主桨叶疲劳试验系统进行仿真分析,建立其动力学模型,从三个方面进行动力学分析:模态分析、谐响应分析以及瞬态动力学分析,得到此系统的前六阶固有频率、幅频曲线以及动力学响应曲线。并且与上一步的理论结果进行对比分析,理论分析结果与仿真分析的结果吻合良好,验证了本课题中理论分析中力学模型的,为后续升机主桨叶疲劳试验系统的优化和改进提供了强有力的动力学理论基础。
【关键词】：直升机 疲劳试验 旋翼桨叶 动力学理论 有限元 弹簧片 ANSYS
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V275.1;V216.8
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 绪论8-14
• 1.1 课题研究背景及意义8-9
• 1.1.1 研究的背景8
• 1.1.2 课题的意义8-9
• 1.2 直升机桨叶的发展史9-10
• 1.3 国内外研究现状10-11
• 1.3.1 国外现状10
• 1.3.2 国内现状10-11
• 1.4 本课题主要研究内容和工作安排11-14
• 1.4.1 主要研究内容11-12
• 1.4.2 工作安排12-14
• 第2章 桨叶结构动力学分析理论14-25
• 2.1 引言14
• 2.2 结构动力学分析相关理论14-23
• 2.2.1 固有特性分析理论14-17
• 2.2.2 轴向力作用下梁的横向振动17-19
• 2.2.3 振动响应分析理论19-22
• 2.2.4 幅频特性分析理论22-23
• 2.3 有限元分析的理论23-24
• 2.3.1 有限元分析前处理23-24
• 2.3.2 有限元分析加载求解24
• 2.3.3 有限元分析后处理24
• 2.4 本章小结24-25
• 第3章 桨叶疲劳试验系统分析25-45
• 3.1 引言25
• 3.2 主桨叶疲劳试验机与工作原理25-27
• 3.2.1 试验设配25-26
• 3.2.2 主桨叶疲劳试验机工作原理26-27
• 3.3 直升机主桨叶疲劳试验系统固有特性分析27-43
• 3.3.1 建立直升机主桨叶疲劳试验系统的力学模型27-28
• 3.3.2 直升机主桨叶疲劳试验系统的固有频率及振型函数28-43
• 3.4 直升机主桨叶疲劳试验系统振动响应分析43-44
• 3.5 本章小结44-45
• 第4章 直升机主桨叶结构动力学仿真45-70
• 4.1 引言45
• 4.2 直升机主桨叶疲劳试验系统的模态分析45-53
• 4.2.1 模态分析概述45
• 4.2.2 模态分析的基本假设和方法45-46
• 4.2.3 几何模型和有限元模型46-49
• 4.2.4 模型材料参数的设定和网格的划分49-50
• 4.2.5 仿真分析50-53
• 4.3 直升机主桨叶疲劳试验系统的谐响应分析53-61
• 4.3.1 谐响应分析概述53
• 4.3.2 谐响应分析的基本假设及方法53-54
• 4.3.3 仿真分析的过程54-59
• 4.3.4 翼根处的横弹簧片的谐响应分析59-61
• 4.4 直升机主桨叶疲劳试验系统的瞬态分析61-68
• 4.4.1 瞬态分析概述61
• 4.4.2 瞬态动力学分析的求解方法61-62
• 4.4.3 瞬态动力学仿真分析的基本流程62
• 4.4.4 直升机桨叶中部的瞬态动力学仿真分析62-68
• 4.5 仿真分析结果与理论分析结果对比68-69
• 4.6 本章小结69-70
• 研究工作总结与展望70-72
• 1.工作总结70-71
• 2.对后期研究工作的展望71-72
• 参考文献72-77
• 致谢77

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本文编号：533605