本文關(guān)鍵詞：直升機(jī)復(fù)合材料槳葉參數(shù)化設(shè)計(jì)與調(diào)頻優(yōu)化方法

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【摘要】：調(diào)頻設(shè)計(jì)是直升機(jī)旋翼動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)內(nèi)容,良好的調(diào)頻設(shè)計(jì)往往是動(dòng)力學(xué)減振設(shè)計(jì)及穩(wěn)定性設(shè)計(jì)的必要條件。傳統(tǒng)的調(diào)頻設(shè)計(jì)依賴(lài)設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn),是“人在回路”的反復(fù)修改與迭代過(guò)程,費(fèi)時(shí)費(fèi)力,多數(shù)情況下只能得到可行解,綜合運(yùn)用基于參數(shù)化模型的優(yōu)化技術(shù)可極大地提高旋翼調(diào)頻設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率。本文重點(diǎn)研究了復(fù)合材料旋翼槳葉參數(shù)化建模方法以及基于參數(shù)化模型的動(dòng)力學(xué)調(diào)頻優(yōu)化方法,完成了如下工作:(1)本文詳細(xì)討論了典型復(fù)合材料旋翼槳葉的結(jié)構(gòu)特征,提出了一種有效的參數(shù)化描述與建模方法,建立了典型復(fù)合材料槳葉剖面的有限元網(wǎng)格自動(dòng)剖分方法,并編寫(xiě)了直升機(jī)復(fù)合材料槳葉的參數(shù)化建模程序,實(shí)現(xiàn)了對(duì)多種形式的槳葉剖面進(jìn)行參數(shù)化建模的功能。以旋翼機(jī)金屬槳葉、球柔性工程模型旋翼槳葉、“海豚”直升機(jī)復(fù)合材料槳葉等為例,進(jìn)行了參數(shù)化方法的計(jì)算分析,驗(yàn)證了方法的正確性。(2)基于Hodges的中等變形旋轉(zhuǎn)梁理論,本文利用5節(jié)點(diǎn)15自由度梁?jiǎn)卧?建立了非線性旋翼動(dòng)力學(xué)分析的有限元模型;針對(duì)無(wú)軸承旋翼的多路傳力構(gòu)型,發(fā)展了一種位移協(xié)調(diào)的動(dòng)力學(xué)邊界約束關(guān)系模型,實(shí)現(xiàn)了對(duì)無(wú)軸承旋翼構(gòu)型動(dòng)力學(xué)特性的準(zhǔn)確分析。以球柔性模型槳葉、多路傳力無(wú)軸承旋翼槳葉及鉸接式SA349/2直升機(jī)復(fù)合材料槳葉等為算例進(jìn)行了分析對(duì)比,驗(yàn)證了本文非線性結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型的正確性。(3)在調(diào)頻設(shè)計(jì)方面,本文提出了“直接優(yōu)化”與“分級(jí)優(yōu)化”兩種優(yōu)化策略,編寫(xiě)了基于多種群遺傳算法的槳葉調(diào)頻優(yōu)化程序,實(shí)現(xiàn)了真實(shí)工程模型槳葉的調(diào)頻設(shè)計(jì),優(yōu)化方案合理可行,證明了兩種調(diào)頻優(yōu)化策略的有效性。
【關(guān)鍵詞】：直升機(jī) 復(fù)合材料槳葉 參數(shù)化建模 遺傳算法 調(diào)頻優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：V275.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 注釋表13-17
• 第一章 緒論17-22
• 1.1 引言17
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究情況綜述17-21
• 1.2.1 直升機(jī)旋翼槳葉的參數(shù)化建模17-18
• 1.2.2 非線性梁模型18-19
• 1.2.3 直升機(jī)動(dòng)力學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)19-21
• 1.3 本文的研究目的及主要研究?jī)?nèi)容21-22
• 第二章 旋翼槳葉參數(shù)化建模研究22-43
• 2.1 引言22
• 2.2 典型復(fù)合材料旋翼槳葉的參數(shù)化建模方法22-28
• 2.2.1 典型復(fù)合材料旋翼槳葉的結(jié)構(gòu)特征22
• 2.2.2 典型復(fù)合材料槳葉剖面結(jié)構(gòu)參數(shù)化表達(dá)22-24
• 2.2.3 蒙皮與包鐵的參數(shù)化24-25
• 2.2.4 C型大梁的參數(shù)化25-26
• 2.2.5 配重的參數(shù)化26
• 2.2.6 Z/U型梁的參數(shù)化26-27
• 2.2.7 后緣條的參數(shù)化27-28
• 2.2.8 槳葉剖面材料坐標(biāo)系的定義28
• 2.3 典型剖面網(wǎng)格自動(dòng)剖分方法28-30
• 2.3.1 包鐵及蒙皮網(wǎng)格自動(dòng)剖分方法29
• 2.3.2 C型大梁網(wǎng)格與配重自動(dòng)剖分方法29-30
• 2.3.3 其他部件的網(wǎng)格剖分30
• 2.4 一般剖面形狀槳葉參數(shù)化建模方法與網(wǎng)格的自動(dòng)剖分30-32
• 2.4.1 一般剖面形狀槳葉參數(shù)化表達(dá)30-31
• 2.4.2 一般剖面形狀槳葉剖面網(wǎng)格自動(dòng)剖分31-32
• 2.5 基于UM/VABS的槳葉剖面特性計(jì)算流程及剖面靈敏度分析32-34
• 2.5.1 剖面特性計(jì)算流程32-33
• 2.5.2 剖面特性計(jì)靈敏度分析33-34
• 2.6 算例驗(yàn)證34-43
• 2.6.1 盒形梁34-35
• 2.6.2“海豚”直升機(jī)復(fù)合材料槳葉剖面剛度特性算例35-38
• 2.6.3 旋翼機(jī)鋁合金槳葉剖面剛度特性算例38-41
• 2.6.4 模型槳葉剖面剛度特性算例41-43
• 第三章 復(fù)合材料槳葉結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型43-63
• 3.1 引言43
• 3.2 翼槳葉強(qiáng)耦合非線性的揮-擺-扭-拉運(yùn)動(dòng)方程43-51
• 3.2.1 基于廣義Hamilton原理的槳葉運(yùn)動(dòng)方程43-44
• 3.2.2 應(yīng)變能變分及槳葉剖面剛度特性44-47
• 3.2.3 動(dòng)能變分及槳葉剖面質(zhì)量特性47-48
• 3.2.4 外力虛功及槳葉剖面的氣動(dòng)特性48-50
• 3.2.5 槳葉的強(qiáng)耦合非線性運(yùn)動(dòng)方程50-51
• 3.3 動(dòng)力學(xué)邊界條件及無(wú)軸承旋翼的根部多路傳力模型51-56
• 3.3.1 無(wú)軸承旋翼分析模型51-52
• 3.3.2 無(wú)軸承旋翼運(yùn)動(dòng)學(xué)分析52-55
• 3.3.3 有限元模型及約束處理55-56
• 3.4 旋翼槳葉動(dòng)力學(xué)分析的有限元方法56-60
• 3.4.1 槳葉有限元控制方程及非線性載荷項(xiàng)的處理56-59
• 3.4.2 模態(tài)分析59-60
• 3.5 旋翼槳葉動(dòng)力學(xué)模型驗(yàn)證60-63
• 第四章 復(fù)合材料槳葉調(diào)頻優(yōu)化方法63-80
• 4.1 引言63
• 4.2 優(yōu)化問(wèn)題的數(shù)學(xué)描述63-66
• 4.2.1 優(yōu)化變量64-65
• 4.2.2 約束函數(shù)65-66
• 4.2.3 優(yōu)化目標(biāo)66
• 4.3 基于均勻設(shè)計(jì)的多種群遺傳算法66-68
• 4.3.1 經(jīng)典遺傳算法66-67
• 4.3.2 多種群遺傳算法67-68
• 4.4 槳葉調(diào)頻優(yōu)化68-78
• 4.4.1 復(fù)合材料旋翼槳葉優(yōu)化流程68-70
• 4.4.2 優(yōu)化算例70-78
• 4.5 小結(jié)78-80
• 第五章 總結(jié)與展望80-82
• 5.1 主要研究工作總結(jié)80-81
• 5.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)81
• 5.3 研究展望81-82
• 參考文獻(xiàn)82-87
• 致謝87-88
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文88

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 楊建靈;張麗艷;方永紅;黃文俊;周少華;;基于參數(shù)化組件描述的復(fù)合材料槳葉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J];南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);2009年05期

2 王紅州;劉勇;張呈林;沈慶樓;;懸停氣彈穩(wěn)定的盒型梁槳葉動(dòng)力學(xué)多目標(biāo)優(yōu)化[J];南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);2008年06期

3 胡新宇;韓景龍;;無(wú)軸承旋翼/減擺器的氣動(dòng)彈性力學(xué)研究[J];中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2008年04期

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5 尹維龍;向錦武;;彈性耦合對(duì)直升機(jī)復(fù)合材料槳葉穩(wěn)定性的影響[J];復(fù)合材料學(xué)報(bào);2006年04期

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7 郭俊賢,向錦武;帶氣彈穩(wěn)定性約束的復(fù)合材料漿葉減振優(yōu)化設(shè)計(jì)(英文)[J];Chinese Journal of Aeronautics;2004年03期

8 楊衛(wèi)東,鄧景輝;直升機(jī)后掠槳尖旋翼氣彈穩(wěn)定性研究[J];南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);2003年03期

9 向錦武,張曉谷;直升機(jī)旋翼槳葉氣彈優(yōu)化減振設(shè)計(jì)方法[J];航空動(dòng)力學(xué)報(bào);1999年02期

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中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 陳琨;直升機(jī)復(fù)合材料槳葉動(dòng)力學(xué)減振優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D];南京航空航天大學(xué);2014年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 曹冬冬;復(fù)合材料旋翼槳葉參數(shù)化建模與減振優(yōu)化方法研究[D];南京航空航天大學(xué);2013年

2 張偉;直升機(jī)旋翼氣動(dòng)彈性響應(yīng)的數(shù)值積分算法研究[D];南京航空航天大學(xué);2010年

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本文編號(hào)：1099864