發(fā)布時(shí)間：2020-07-15 04:17

【摘要】：發(fā)動(dòng)機(jī)葉片是航空結(jié)構(gòu)中十分重要的組成部分之一,它的工作性能對(duì)飛行安全有著非常重大的影響。葉片系統(tǒng)屬于柔性附件與剛性主體連接而成的剛?cè)狁詈辖Y(jié)構(gòu),對(duì)于這類結(jié)構(gòu),我們往往可以將其簡(jiǎn)化為旋轉(zhuǎn)的中心剛體-柔性梁系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析。航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片工作時(shí)處于高速旋轉(zhuǎn)的狀態(tài),會(huì)受到氣動(dòng)力、熱應(yīng)力等各種因素的影響。因此,建立更為精確的模型,選擇滿足多方面性能要求的新型復(fù)合材料的需求變得十分必要。本文對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的中心剛體-功能梯度梁系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行研究,為了與實(shí)際應(yīng)用更加契合,本文除了考慮柔性梁的橫向彎曲和縱向拉伸,還將剪切角的影響加入模型,運(yùn)用第二類Lagrange方程推導(dǎo)旋轉(zhuǎn)中心剛體-柔性梁系統(tǒng)的剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)方程;對(duì)幾種不同參數(shù)的功能梯度材料(Functional Gradient Materials,FGM)梁的動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行研究對(duì)比。本文主要工作和研究成果有:1.對(duì)剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)、功能梯度材料結(jié)構(gòu)力學(xué)行為研究的發(fā)展歷程及研究現(xiàn)狀進(jìn)行綜述,并提出本文的研究?jī)?nèi)容及研究目標(biāo)。2.以中心剛體-柔性梁系統(tǒng)為研究對(duì)象,運(yùn)用傾角坐標(biāo),在以往模型的基礎(chǔ)上加入剪切效應(yīng),通過幾何關(guān)系描述柔性梁變形,并推導(dǎo)出柔性梁系統(tǒng)的勢(shì)能與動(dòng)能表達(dá)式。運(yùn)用假設(shè)模態(tài)法離散縱向拉伸應(yīng)變、橫向彎曲應(yīng)變以及剪切角,通過第二類Lagrange方程推導(dǎo)得出旋轉(zhuǎn)中心剛體-柔性梁系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)公式,建立一種新的中心剛體-柔性梁系統(tǒng)剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)模型。對(duì)傾角進(jìn)行泰勒展開,建立系統(tǒng)的三個(gè)不同層次的簡(jiǎn)化模型。3.在已建立的剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)模型的基礎(chǔ)上,推導(dǎo)出中心剛體-FGM楔形梁系統(tǒng)剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)方程。對(duì)做大范圍旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的梁系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)問題進(jìn)行研究。通過與以往模型的對(duì)比驗(yàn)證本文所建立模型的正確性,分別在大范圍旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)已知和大范圍旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)未知的條件下對(duì)柔性梁系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)問題進(jìn)行計(jì)算,分析了不同參數(shù)下FGM梁的動(dòng)力學(xué)特性。4.對(duì)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的中心剛體-柔性梁系統(tǒng)進(jìn)行橫向彎曲振動(dòng)分析。推導(dǎo)得出系統(tǒng)的橫向彎曲振動(dòng)方程,在驗(yàn)證方程正確的基礎(chǔ)上,分別對(duì)均質(zhì)等截面梁、均質(zhì)楔形梁以及FGM楔形梁進(jìn)行固有頻率計(jì)算,對(duì)不同幾何參數(shù)、材料參數(shù)下梁的固有頻率變化規(guī)律做出描述。
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：V231.9
【圖文】：

圖１．１．２波音７８７發(fā)動(dòng)機(jī)邐２逡逑圖１．３．１邋ＦＧＭ結(jié)構(gòu)組成示意圖邐６逡逑圖２．２．１柔性梁變形示意圖邐１１逡逑圖２．２．１柔性梁?jiǎn)卧冃蚊枋鲞姡保插义蠄D３．２．１中心剛體－楔形梁系統(tǒng)示意圖邐２２逡逑圖３．２．２

近幾理工＂得了較為豐碩的科研成果。逡逑對(duì)于一般剛?cè)狁詈蠁栴}的研究是現(xiàn)階段柔性多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域較為前沿的研逡逑階段。柔性多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)發(fā)展近４０年，學(xué)者們對(duì)這一學(xué)科的關(guān)注重點(diǎn)就是建立逡逑加精確有效的建模理論。現(xiàn)階段主要通過有限元法、集中參數(shù)法、假設(shè)模態(tài)法及幾何法對(duì)柔性多體系統(tǒng)的變形進(jìn)行描述，主要通過浮動(dòng)坐標(biāo)系法、絕對(duì)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)法建逡逑系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程。將柔性多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)中的研宄成果運(yùn)用于實(shí)際工程中的仿真逡逑控制，是這一領(lǐng)域的學(xué)者們重要的科研方向。逡逑．３邋ＦＧＭ研宄現(xiàn)狀逡逑功能梯度材料是由兩種或多種有性能差異的材料通過連續(xù)地改變其結(jié)構(gòu)和組成逡逑到的具有優(yōu)異性能的新型復(fù)合型材料（如圖１．３．１）。由于其在工程應(yīng)用中所體現(xiàn)出的逡逑異的性能，這一材料一經(jīng)問世，立刻引起了世界各國(guó)相關(guān)研宄工作者們的注意。迄逡逑為止，對(duì)于ＦＧＭ的研究工作蓬勃發(fā)展，己經(jīng)探索出許多研究方法以及制備工藝。逡逑

邐考慮剪切效應(yīng)的旋轉(zhuǎn)ＦＧＭ梁剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)建模與２．２．１所示，中心剛體半徑為受到外驅(qū)動(dòng)力ＦＴ作用下在水平面內(nèi)繞７的原點(diǎn)Ｏ旋轉(zhuǎn)。中心剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為Ｊｈ，柔性梁的長(zhǎng)度為／。在梁連接點(diǎn)處建立浮動(dòng)坐標(biāo)系（＾呀，中心剛體的角位移為lM（0。梁上由柔性梁中軸線上的弧長(zhǎng)坐標(biāo)ｓ來描述，且所以，梁中軸形前后的坐標(biāo)可以分別表示為卜，０）和0＋ｗ0，４ｖＣＭ）），其中咖力為點(diǎn)Ｐｖ（以）為點(diǎn)Ｐ的縱向變形。梁的相關(guān)物理參數(shù)為：梁密度為ｐ⑷，橫截性矩為Ｊ（ｓ）。柔性梁的變形可以用傾角變量ａ（Ｖ）、拉伸應(yīng)變４ｓ，0和示。逡逑

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號(hào)：2755967