直升机桨叶结构参数化几何建模与剖面特性分析技术研究

发布时间：2017-08-01 13:26

  本文关键词：直升机桨叶结构参数化几何建模与剖面特性分析技术研究

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【摘要】：桨叶结构几何建模是直升机设计中的重要组成部分。长期以来,一直采用从剖面描述到组件工程图到三维几何模型的桨叶结构建模流程,然而,这种方法效率低,耗时长。针对这一问题,本文提出参数化方法实现桨叶组件定义,并在此基础上,对桨叶的自动化几何建模、结构剖面特性分析、结构优化设计进行研究,开发直升机桨叶结构参数化几何建模与剖面特性分析软件系统,从而支持一种新的桨叶结构几何建模与剖面特性计算方式。本论文有如下研究内容和创新点:(1)着重讨论了桨叶接头填块、翼型段大梁(文中亦称大梁)和翼型段后缘条(文中亦称后缘条)的参数化定义,基于剖面描述的方式,制定了具体的参数化定义方法,能够完整准确地表达上述组件信息。(2)对于复合材料桨叶复杂的内部结构,通过合理简化并基于相应的物理意义推导出复合材料桨叶剖面扭转刚度、挥舞刚度、摆振刚度、线密度等结构特性的解析表达式。这种方式能够充分利用本文提出的桨叶组件描述方法,实现了组件描述与剖面结构特性分析的无缝集成,通过实例验证表明该方法可行、有效。(3)研究了基于参数化定义的复合材料桨叶结构优化设计方法。以组件定义参数为优化变量,以剖面结构特性为优化目标,基于i Sight优化软件,实现了某模型桨叶的铺层结构优化。(4)以结构组件参数化定义方法为基础,综合应用几何造型理论及方法,实现了接头填块、翼型段大梁及后缘条的自动三维几何建模。(5)自主研发了直升机桨叶结构参数化几何建模与剖面特性分析软件系统,并利用该软件系统完成了某模型桨叶结构的参数化定义、几何建模和剖面结构特性分析。
【关键词】：直升机 桨叶 复合材料 参数化 集成 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】：2015
【分类号】：V275.1
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 背景与研究意义10
• 1.2 直升机桨叶结构设计内容10-12
• 1.3 桨叶结构设计的发展历程12-19
• 1.3.1 直升机桨叶结构型式及描述方法12-15
• 1.3.2 复合材料桨叶组件自动化建模15-16
• 1.3.3 复合材料桨叶结构特性分析16-17
• 1.3.4 桨叶结构优化设计17-18
• 1.3.5 研究内容概述及论文组织结构18-19
• 第二章 复合材料桨叶结构组件的参数化定义19-34
• 2.1 引言19
• 2.2 复合材料桨叶的组件结构19-20
• 2.3 复合材料桨叶组件的参数化定义方法20-29
• 2.3.1 接头填块20-25
• 2.3.2 翼型段大梁25-27
• 2.3.3 翼型段后缘条27-29
• 2.4 应用与分析29-33
• 2.4.1 实验条件29
• 2.4.2 桨叶结构设计29-31
• 2.4.3 各组件参数化定义31-33
• 2.5 小结33-34
• 第三章 基于参数化定义的桨叶结构剖面特性分析34-43
• 3.1 引言34
• 3.2 桨叶结构剖面特性研究思路34-35
• 3.3 桨叶剖面特性的数学表达式35-37
• 3.3.1 扭转刚度35-36
• 3.3.2 质量线密度36
• 3.3.3 抗拉刚度36
• 3.3.4 挥舞刚度和摆振刚度36-37
• 3.4 结构剖面特性分析的几何参数获取37-38
• 3.5 桨叶结构剖面特性的程序设计38-39
• 3.6 应用与验证39-42
• 3.7 小结42-43
• 第四章 基于参数化定义的桨叶结构优化43-49
• 4.1 引言43
• 4.2 优化设计模型的表达43-46
• 4.2.1 优化变量的数学表达43-44
• 4.2.2 约束函数44-45
• 4.2.3 优化目标的数学表达45-46
• 4.2.4 优化方法的选择46
• 4.3 优化设计的实现46
• 4.4 桨叶结构优化设计实验46-47
• 4.5 小结47-49
• 第五章 桨叶结构的自动化三维几何建模49-55
• 5.1 引言49
• 5.2 气动外形约束下的桨叶结构自动化几何建模49-52
• 5.2.1 组件设计约束轮廓线49-50
• 5.2.2 基于组件设计约束轮廓线构建组件50-52
• 5.3 算法实现及实例验证52-54
• 5.4 小结54-55
• 第六章 桨叶结构设计系统模块及其功能55-61
• 6.1 引言55
• 6.2 软件模块处理流程及其功能55-56
• 6.3 界面介绍56-60
• 6.4 小结60-61
• 第七章 总结与展望61-63
• 7.1 研究工作总结61
• 7.2 进一步研究方向61-63
• 参考文献63-66
• 致谢66-67
• 在学期间的研究成果及发表的论文67
• 在学期间参与的科研项目67

【参考文献】

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本文编号：604471