本文關(guān)鍵詞：可變形機(jī)翼柔性蒙皮蜂窩芯設(shè)計(jì)與分析

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【摘要】：柔性蒙皮的主要作用是維持飛行器的氣動(dòng)外形、適應(yīng)翼形的變化以及承受和傳遞氣動(dòng)載荷給機(jī)翼骨架,使飛行器具有良好的氣動(dòng)性能。與傳統(tǒng)飛行器的固定機(jī)翼不同,對(duì)于自適應(yīng)變體飛機(jī)而言,需要異面承載能力高、共面變形性能好、質(zhì)量輕,抗振性能好的柔性蒙皮作為支撐體。由于蜂窩夾心層表征單元的拓?fù)湫螤钍怯绊懭嵝悦善ば阅艿闹匾蛩?為此對(duì)蜂窩單元開展了詳細(xì)的研究。針對(duì)作為支撐體的傳統(tǒng)內(nèi)凹蜂窩結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象,同時(shí)廣泛應(yīng)用于航空復(fù)合材料加工制造的快速成形技術(shù)(RP)加工傳統(tǒng)負(fù)泊松比蜂窩還存在加工困難,本文通過邊緣切割除掉傳統(tǒng)負(fù)泊松比蜂窩結(jié)構(gòu)尖角,提出一種新型負(fù)泊松比蜂窩結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)并加工實(shí)物,做了相應(yīng)的理論和實(shí)驗(yàn)探究。參考Gibson、Ashby等效法,使用能量法推導(dǎo)了改進(jìn)后蜂窩結(jié)構(gòu)的面內(nèi)彈性參數(shù),基于最小勢(shì)能原理和最小余能原理研究了結(jié)構(gòu)的等效剪切模量,為研究新型蜂窩結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)與力學(xué)性能之間的關(guān)系提供了理論參考;利用Matlab對(duì)蜂窩結(jié)構(gòu)的共面力學(xué)性能進(jìn)行了數(shù)值分析,對(duì)蜂窩單元各參數(shù)無量綱化,分析了不同參數(shù)對(duì)面內(nèi)變形性能的影響趨勢(shì),為蜂窩單元結(jié)構(gòu)多目標(biāo)優(yōu)化奠定了理論基礎(chǔ)。采用響應(yīng)面法對(duì)蜂窩單元結(jié)構(gòu)的固有頻率建模,選擇正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)空間樣本點(diǎn),根據(jù)這些樣本點(diǎn)使用ANSYS進(jìn)行模態(tài)分析得到響應(yīng)面值,進(jìn)而確定了蜂窩單元結(jié)構(gòu)一階模態(tài)固有頻率與蜂窩單元幾何尺寸間的近似數(shù)學(xué)表達(dá)式,并驗(yàn)證了模型的可靠性�；谀M退火法對(duì)粒子群算法進(jìn)行改進(jìn),避免了PSO易于陷入局部最優(yōu)的缺點(diǎn),并使用該算法對(duì)蜂窩結(jié)構(gòu)進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化;此外,把新型蜂窩結(jié)構(gòu)應(yīng)用于展向變形機(jī)翼提出了基本方案,為變形機(jī)翼的設(shè)計(jì)提供了基本思路。加工了不同蜂窩單元試件,按照國(guó)家試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),分別對(duì)三種試件進(jìn)行了面內(nèi)拉伸試驗(yàn)、面外壓縮試驗(yàn)以及三點(diǎn)彎曲試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果表明,該新型蜂窩結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)蜂窩單元結(jié)構(gòu)具有更優(yōu)秀的面內(nèi)變形性能、較高的面外承載剛度,滿足柔性蒙皮對(duì)變形特性的要求。
【關(guān)鍵詞】：自適應(yīng)變體飛機(jī) 共面變形 蜂窩結(jié)構(gòu) 固有頻率 粒子群算法
【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
【分類號(hào)】：V224
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 課題研究的背景和意義9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析10-15
• 1.2.1 蒙皮分類10-14
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)綜述的簡(jiǎn)析14-15
• 1.3 主要研究?jī)?nèi)容15-17
• 第2章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及力學(xué)性能分析17-29
• 2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)18-20
• 2.1.1 相對(duì)密度19-20
• 2.2 結(jié)構(gòu)力學(xué)性能20-27
• 2.2.1 共面變形性能21-24
• 2.2.2 異面變形性能24-27
• 2.3 本章小結(jié)27-29
• 第3章 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)對(duì)變形性能的影響29-37
• 3.1 參數(shù)對(duì)縱向力學(xué)性能的影響30-32
• 3.2 參數(shù)對(duì)橫向力學(xué)性能的影響32-35
• 3.3 參數(shù)對(duì)面外剛度的影響35-36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 第4章 改進(jìn)型蜂窩結(jié)構(gòu)的固有特性37-47
• 4.1 響應(yīng)面法37-39
• 4.1.1 響應(yīng)面近似函數(shù)37-39
• 4.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)39-42
• 4.2.1 正交實(shí)驗(yàn)40
• 4.2.2 蜂窩單元結(jié)構(gòu)正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)40-42
• 4.3 蜂窩單元模態(tài)分析42-45
• 4.3.1 單元類型的選取42-43
• 4.3.2 創(chuàng)建有限元模型43
• 4.3.3 網(wǎng)格劃分43-44
• 4.3.4 有限元模型施加約束44
• 4.3.5 模態(tài)分析求解44-45
• 4.4 回歸分析45-46
• 4.5 本章小結(jié)46-47
• 第5章 蜂窩結(jié)構(gòu)的多目標(biāo)優(yōu)化及力學(xué)實(shí)驗(yàn)測(cè)試47-62
• 5.1 傳統(tǒng)粒子群算法48-50
• 5.2 基于模擬退火的粒子群優(yōu)化算法50-53
• 5.2.1 優(yōu)化算法的框架設(shè)計(jì)50-51
• 5.2.2 測(cè)試算法性能51-53
• 5.3 蜂窩結(jié)構(gòu)目標(biāo)函數(shù)53-54
• 5.4 基于模擬退火的粒子群優(yōu)化算法優(yōu)化結(jié)果54-55
• 5.5 改進(jìn)型蜂窩應(yīng)用于變形機(jī)翼55-56
• 5.6 力學(xué)性能試驗(yàn)56-61
• 5.6.1 實(shí)驗(yàn)方案56
• 5.6.2 面內(nèi)力學(xué)試驗(yàn)56-59
• 5.6.3 面外方向力學(xué)試驗(yàn)59-61
• 5.7 本章小結(jié)61-62
• 結(jié)論62-63
• 參考文獻(xiàn)63-68
• 致謝68

【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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2 喬辰;張國(guó)立;;幾何加權(quán)法求解多目標(biāo)規(guī)劃問題[J];華北電力大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年06期

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6 冷勁松;蘭鑫;劉彥菊;杜善義;;形狀記憶聚合物復(fù)合材料及其在空間可展開結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用[J];宇航學(xué)報(bào);2010年04期

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

1 董二寶;智能變形飛行器結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)機(jī)制與若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

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本文編號(hào)：552533