采用壓電材料對旋翼槳葉進行變扭轉(zhuǎn)控制是直升機減振降噪和提升旋翼性能的有效主動控制方法之一,而宏纖維壓電復合材料（Macro Fiber Composite,MFC）是目前最理想的智能材料,因此,對基于MFC的變扭轉(zhuǎn)旋翼槳葉結(jié)構(gòu)進行研究具有重要意義和實用價值。（1）本文首先分析了MFC的工作原理,根據(jù)MFC的本構(gòu)方程,從理論角度探討了d33-MFC和d31-MFC兩種類型的MFC作為驅(qū)動器的驅(qū)動機理,為選擇具有更好扭轉(zhuǎn)驅(qū)動性能的d33-MFC提供理論依據(jù);通過具體算例驗證了壓電復合材料熱彈比擬有限元法建模的有效性,并對粘貼有MFC的懸臂梁進行了分析,研究發(fā)現(xiàn),驅(qū)動電壓,壓電纖維的方向角,d33-MFC材料在懸臂梁上的鋪設位置和鋪設面積以及懸臂梁材料等結(jié)構(gòu)參數(shù)都會對懸臂梁的扭轉(zhuǎn)角產(chǎn)生影響。（2）采用NACA0012翼型,初步設計一種基于MFC的變扭轉(zhuǎn)旋翼槳葉結(jié)構(gòu),對設計的模型槳葉進行了動力學分析,作出模型槳葉共振圖,證實了模型槳葉在工作轉(zhuǎn)速下不會發(fā)生共振,并且研究了旋翼轉(zhuǎn)速對槳葉扭轉(zhuǎn)角的影響,隨轉(zhuǎn)速增大,扭轉(zhuǎn)角變小,但幅值變化較小。最后為了驗證本文設計的基于MFC的變扭轉(zhuǎn)槳葉結(jié)構(gòu)的可行性,... 

【文章來源】：南京航空航天大學江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
注釋表
縮略詞
第一章 緒論
    1.1 研究目的及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的主要研究工作
第二章 MFC特性及參數(shù)分析
    2.1 引言
    2.2 壓電效應與壓電方程
        2.2.1 正壓電效應和逆壓電效應
        2.2.2 壓電方程
    2.3 宏纖維壓電復合材料（MFC）
        2.3.1 宏纖維壓電復合材料（MFC）工作原理
        2.3.2 宏纖維壓電復合材料（MFC）本構(gòu)方程
        2.3.3 宏纖維壓電復合材料（MFC）類型
    2.4 MFC驅(qū)動機理
        2.4.1 d33-MFC的驅(qū)動機理
        2.4.2 d31-MFC的驅(qū)動機理
    2.5 本章小結(jié)
第三章 基于MFC的壓電懸臂梁有限元分析
    3.1 引言
    3.2 壓電懸臂梁結(jié)構(gòu)的有限元建模
        3.2.1 基于Reissner-Mindlin板理論的有限元模型
        3.2.2 MFC材料的熱彈比擬法建模
        3.2.3 熱彈性本構(gòu)方程
        3.2.4 算例1
    3.3 扭轉(zhuǎn)變形分析
        3.3.1 扭轉(zhuǎn)變形
        3.3.2 扭轉(zhuǎn)角的計算
    3.4 結(jié)構(gòu)參數(shù)對扭轉(zhuǎn)角的影響
        3.4.1 纖維方向角的影響
        3.4.2 外加驅(qū)動電壓的影響
        3.4.3 d33-MFC在懸臂梁上鋪設位置的影響
        3.4.4 d33-MFC材料鋪設面積的影響
        3.4.5 MFC材料整體與分割后的扭轉(zhuǎn)角變化
        3.4.6 懸臂梁材料的影響
    3.5 本章小結(jié)
第四章 變扭轉(zhuǎn)槳葉結(jié)構(gòu)的設計與分析
    4.1 引言
    4.2 槳葉各構(gòu)件對扭轉(zhuǎn)角的影響
    4.3 槳葉動力學分析
        4.3.1 槳葉模態(tài)分析
        4.3.2 轉(zhuǎn)速對扭轉(zhuǎn)角的影響
    4.4 變扭轉(zhuǎn)槳葉實驗設計
        4.4.1 靜態(tài)條件下懸臂梁/模型槳葉的變扭轉(zhuǎn)實驗
        4.4.2 離心場中模型槳葉的變扭轉(zhuǎn)實驗
    4.5 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 工作總結(jié)
    5.2 未來展望
參考文獻
致謝
在學期間的科研成果及發(fā)表的學術(shù)論文


【參考文獻】：
期刊論文
[1]采用MFC壓電作動器對復合材料懸臂板振動主動控制[J]. 李蒙,李鳳明.  動力學與控制學報. 2017(04)
[2]壓電纖維復合材料驅(qū)動的機翼動態(tài)形狀控制[J]. 王曉明,周文雅,吳志剛.  航空學報. 2017(01)
[3]基于LaRC-MFC致動器的振動主動控制[J]. 盛賢君,王愛武,楊睿.  壓電與聲光. 2010(04)
[4]壓電纖維復合材料槳葉的動力學建模[J]. 尹維龍,向錦武,冷勁松.  復合材料學報. 2009(06)
[5]粗纖維壓電復合材料（MFC）對旋翼槳葉模型扭轉(zhuǎn)控制的實驗及數(shù)值研究[J]. 張紅艷,白長青,沈亞鵬.  應用力學學報. 2009(03)
[6]主動扭轉(zhuǎn)智能旋翼模型試驗研究[J]. 周國慶,盧德軍,楊衛(wèi)東.  直升機技術(shù). 2007(03)
[7]1-3型壓電纖維主動疊層板扭轉(zhuǎn)特性的研究[J]. 趙壽根,程偉,管德.  航空學報. 2006(04)
[8]壓電結(jié)構(gòu)的熱彈性比擬建模方法[J]. 董興建,孟光.  應用力學學報. 2005(03)

博士論文
[1]埋入壓電材料的智能復合材料結(jié)構(gòu)振動主動控制理論和實驗研究[D]. 吳克恭.西北工業(yè)大學 2003

碩士論文
[1]加裝格尼襟翼的旋翼結(jié)構(gòu)設計[D]. 張英杰.南京航空航天大學 2018
[2]無鉸旋翼模型結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計及動力學分析[D]. 沈賽男.南京航空航天大學 2014
[3]剛性旋翼結(jié)構(gòu)設計研究[D]. 郝啟東.南京航空航天大學 2014
[4]基于壓電智能復合材料的振動主動控制[D]. 高樂.哈爾濱工業(yè)大學 2012
[5]壓電纖維復合材料在船艦基本結(jié)構(gòu)振動主動控制上的應用[D]. 易果.哈爾濱工業(yè)大學 2010



本文編號：3098391