本文關(guān)鍵詞：復(fù)合材料機(jī)翼等效梁架模型提取方法與動(dòng)力學(xué)特性分析

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【摘要】：隨著我國(guó)航空事業(yè)的不斷發(fā)展,“大型飛機(jī)”工程項(xiàng)目作為創(chuàng)新型國(guó)家的標(biāo)志工程已成為飛機(jī)制造業(yè)的熱門(mén)課題。作為飛機(jī)主要承力結(jié)構(gòu),機(jī)翼的不斷優(yōu)化已成為飛機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的主要方向。現(xiàn)代大型客機(jī)、運(yùn)輸機(jī)等的機(jī)翼多采用大展弦比的結(jié)構(gòu)。大展弦比機(jī)翼具有飛行穩(wěn)定性能好,航程遠(yuǎn),節(jié)省燃料等優(yōu)點(diǎn)。但機(jī)翼結(jié)構(gòu)本身具有的復(fù)雜性,用傳統(tǒng)的有限元方法計(jì)算耗費(fèi)巨大。對(duì)于需要得到其固有頻率和模態(tài)的基礎(chǔ)性研究,我們需要找到一種簡(jiǎn)化的等效計(jì)算方法�；谝陨纤枷�,本文的研究?jī)?nèi)容將圍繞以下幾點(diǎn)展開(kāi):1.基于有限元的基本方法,提出能量等效的思想,通過(guò)縮減自由度的方法將復(fù)雜的結(jié)構(gòu)等效為一根Euler-Bernoulli梁。等效后的梁與原有結(jié)構(gòu)具有相等的能量,保證了固有特性的一致。通過(guò)取相同位移的方法,使得在能量相等的情況下求解等效梁的剛度特性值和慣性特性值,所得梁的特性參數(shù)即原有結(jié)構(gòu)的截面特性參數(shù)。并通過(guò)算例驗(yàn)證能量等效法的正確性和可行性。2.基于經(jīng)典層壓板理論,得到了各向異性材料的三維本構(gòu)關(guān)系和二維本構(gòu)關(guān)系。根據(jù)平面應(yīng)力關(guān)系推導(dǎo)由薄型層壓板組成的復(fù)合材料梁的橫截面剛度特性。針對(duì)某層壓板懸臂梁,求解其固有特性并與有限元軟件計(jì)算結(jié)果對(duì)比。通過(guò)改變鋪層與梁軸線的夾角,得到鋪層角與梁固有頻率的關(guān)系曲線,為后面的研究做了鋪墊。3.根據(jù)機(jī)翼結(jié)構(gòu)的特有外形,確定了等效梁為變截面梁,橫截面形狀為矩形兩側(cè)附帶箱型梁。推導(dǎo)了變截面梁的分段等截面簡(jiǎn)化計(jì)算方法。根據(jù)多閉室截面求解扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)的方法,采用剪力流方程組推導(dǎo)得到梁扭轉(zhuǎn)截面常數(shù)。通過(guò)具有多閉室截面的變截面梁的算例,將所得結(jié)果與有限元軟件結(jié)果對(duì)比。驗(yàn)證了計(jì)算方法的正確性。4.針對(duì)某大展弦比機(jī)翼縮比模型,按其鋪層方式和翼肋位置將其分割,對(duì)每一個(gè)翼段用能量等效法簡(jiǎn)化為梁?jiǎn)卧?并求出各個(gè)梁?jiǎn)卧牡刃Ы孛鎰偠?和單閉室剖面法計(jì)算結(jié)果對(duì)比。討論了有限元法中添加配重的方式和配重在單元質(zhì)量矩陣中的表示方法。將這些梁?jiǎn)卧错樞蚪M裝成變截面梁,求出了等效梁的固有頻率和模態(tài)振型,與原機(jī)翼結(jié)構(gòu)的仿真結(jié)果對(duì)比。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：V224

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條

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本文編號(hào)：1141155