在機翼結(jié)構(gòu)設(shè)計以及強度分析階段,建立機翼有限元模型是不可或缺的一步。目前常用的模型有“板桿”模型和等效梁（或板）模型,其中“板桿”模型較為復(fù)雜,在機翼初始設(shè)計階段以及動力學(xué)分析階段尤為繁瑣耗時,而等效有限元模型則需要依賴工程經(jīng)驗建立,且精度有限。對大展弦比機翼而言,機翼各部件均為細(xì)長構(gòu)件,本文提出利用梁單元對蒙皮、翼梁、長桁等結(jié)構(gòu)進行建模,而傳統(tǒng)梁單元顯然無法完成該工作。為此,本文將提出一種基于截面插值的高精度三維空間梁模型,考慮了截面面內(nèi)、面外變形,可用于各種細(xì)長構(gòu)件的建模與分析。首先引入截面插值函數(shù)——拉格朗日函數(shù)描述截面形狀,以位移向量為未知變量描述截面位移,依據(jù)插值理論構(gòu)造梁單元位移場;然后基于虛功原理通過傳統(tǒng)有限元理論推導(dǎo)梁單元剛度矩陣與質(zhì)量矩陣,同時給出復(fù)雜截面結(jié)構(gòu)截面離散方法,并采用MATLAB編制相應(yīng)的前后處理有限元程序。在此基礎(chǔ)上,通過實體梁、薄壁開口梁以及薄壁閉口梁等典型算例作算例驗證工作,并與傳統(tǒng)梁單元、Nastran實體單元計算結(jié)果進行對比以驗證該梁單元的可靠性和優(yōu)勢;最后,利用該梁單元對一長直機翼結(jié)構(gòu)進行有限元建模與靜、動力學(xué)分析,為長直機翼結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析提供... 

【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：106 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

梁示意圖

相比三維實體單元、二維板殼單元計算效率大梁理論，引入如圖 2.1 所示坐標(biāo)系：梁軸向方向方向和 z 坐標(biāo)方向。圖 2.1 梁示意圖的實體梁理論是 Euler-Bernoulli 梁理論和稱為經(jīng)典梁理論，理論模型圖如 2.2 所示。

圖 2.3 Timoshenko 梁理論模型以下假設(shè)：在變形前垂直于梁中面的橫截面，于變形后的中面，而是有一個轉(zhuǎn)角，梁位移場111x xy y z xz zu uu u x zu uφ φ== + += x 軸的轉(zhuǎn)角。向位移沿其截面尺寸方向線性分布，因而又被對剪應(yīng)變進行分析可得11xxy zzyz xuyuyγ φγ φ = + = + 對于給定截面而言，其剪應(yīng)變?yōu)槌Ｖ怠imoshe梁問題時有著更好的精度，但仍存在諸多缺陷

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]基于高階梁理論的雙層組合梁動靜力響應(yīng)分析[D]. 何光輝.上海大學(xué) 2015
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碩士論文
[1]復(fù)合材料機翼等效梁架模型提取方法與動力學(xué)特性分析[D]. 曹彧騰.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[2]基于位移變形理論的空間梁模型分析與研究[D]. 周倩南.浙江大學(xué) 2015
[3]直升機結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析等效建模方法[D]. 牛金皓.南京航空航天大學(xué) 2013
[4]Timoshenko梁理論的缺陷及其運動方程的修正[D]. 邊東洋.同濟大學(xué) 2008



本文編號：3116716