无轴承旋翼复合材料柔性梁结构动力学优化研究

发布时间：2017-07-19 22:16

  本文关键词：无轴承旋翼复合材料柔性梁结构动力学优化研究

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【摘要】：无轴承旋翼挥舞、摆振和扭转运动是通过复合材料柔性梁弯曲和扭转变形来实现的。本文基于无轴承旋翼动力学特性要求,结合层合板梁理论研究,对无轴承旋翼柔性梁结构动力优化进行研究。本文主要工作内容如下:1、结合旋翼动力学理论和梁结构有限元计算公式,建立弹性桨叶稳态响应计算模型,利用Mathematics,进行了求解计算。选择旋翼总体设计参数,计算其固有特性,验证所选参数的有效性。2、推导复合材料梁的固有特性计算公式,并用Matlab编程,分析计算模型梁的固有特性,其结果与ANSYS分析计算结果对比,验证计算公式的合理性。改变桨毂半径、旋转速度、复合材料铺层角,研究其对层合板梁固有频率的影响。3、对复合材料结构力学特性以及铺设过程进行分析研究。采用ANSYS ACP模块对复合材料结构部分进行模型处理。建立完整单片桨叶算例模型,分析柔性梁复合材料参数对整个桨叶动力学特性的影响。4、对柔性梁挥舞段、摆振段进行三维参数化处理,以柔性梁参数化尺寸、复合材料铺层角、铺层数为设计变量,旋翼动力学要求、基面尺寸参数要求作为约束条件,总重量最轻作为目标函数,建立结构动力优化模型。5、建立优化计算模型,选择Screening和NLPQL优化算法组合进行优化计算,得到其灵敏度分析结果和优化结果。对所得结果进行分析,验证优化模型的有效性。
【关键词】：旋翼动力学 复合材料梁 复合材料铺设 三维参数化 结构动力优化
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V214
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 注释表10-12
• 缩略词12-13
• 第一章 绪论13-26
• 1.1 引言13-15
• 1.2 国内外研究现状15-24
• 1.2.1 复合材料结构的发展15-18
• 1.2.2 复合材料梁的发展18-20
• 1.2.3 直升机结构优化的发展20-24
• 1.3 本文研究内容和方法24-26
• 1.3.1 研究内容24
• 1.3.2 研究方法24-26
• 第二章 无轴承旋翼参数确定26-34
• 2.1 引言26
• 2.2 总体参数确定26-30
• 2.3 旋翼布局及材料参数的确定30-32
• 2.4 柔性梁初始模型的确定32-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第三章 复合材料梁分析34-49
• 3.1 引言34-35
• 3.2 复合材料结构力学分析35-48
• 3.2.1 单层板力学特性35-38
• 3.2.2 层合板的力学特性38-41
• 3.2.3 层合板梁的计算公式推导41-43
• 3.2.4 算例验证43-48
• 3.3 本章小结48-49
• 第四章 复合材料结构处理49-59
• 4.1 引言49
• 4.2 复合材料铺层49-52
• 4.3 蒙皮模型的处理52-54
• 4.4 柔性梁的处理54-55
• 4.5 柔性梁复合材料参数影响55-58
• 4.5.1 不同纤维种类56-57
• 4.5.2 不同纤维比例57-58
• 4.6 本章小结58-59
• 第五章 柔性梁结构优化设计59-71
• 5.1 引言59
• 5.2 柔性梁参数化建模59-61
• 5.3 柔性梁结构优化设计61-70
• 5.3.1 优化模型建立61-62
• 5.3.2 优化过程62-70
• 5.4 本章小结70-71
• 第六章 总结与展望71-73
• 6.1 本文主要工作及总结71
• 6.2 后续研究及展望71-73
• 参考文献73-76
• 致谢76-77
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 孟雷;程小全;胡仁伟;徐云研;;直升机旋翼复合材料桨叶结构设计与选材分析[J];高科技纤维与应用;2014年02期

2 杨建灵;张丽艳;周少华;方永红;黄文俊;;基于精确参数化定义的复合材料桨叶剖面扭转刚度计算[J];航空动力学报;2012年05期

3 唐明裴,阎贵平;结构灵敏度分析及计算方法概述[J];中国铁道科学;2003年01期

4 樊光华,侯汝良,程耿东,顾元宪;复合材料旋翼桨叶的结构优化与振动控制[J];航空学报;1991年12期

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本文编号：565096