本文關(guān)鍵詞：旋翼機槳葉疲勞特性分析

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【摘要】：旋翼槳葉是旋翼機的主要升力面,旋翼機飛行時,細長的槳葉在周期交變的氣動力等載荷作用下產(chǎn)生持續(xù)的氣彈響應(yīng),由此帶來的結(jié)構(gòu)振動和疲勞問題直接影響著旋翼機的舒適性和安全性。本文結(jié)合某型旋翼機的研制要求,開展槳葉振動載荷計算和疲勞壽命預(yù)估方法研究,具有重要的工程應(yīng)用價值。在振動載荷計算方面,基于漢密爾頓原理,借鑒Hodges等人在中等變形梁方面的研究成果,建立了槳葉揮舞彎曲、擺振彎曲、扭轉(zhuǎn)、拉伸耦合運動方程,使用2節(jié)點12自由度的梁單元將運動方程進行有限元離散,得到空間有限元形式的旋翼動力學(xué)方程,根據(jù)預(yù)定的氣動載荷,采用Newmark法求解槳葉動響應(yīng),采用改進的力積分法求解槳葉振動載荷。通過與參考文獻動響應(yīng)和振動載荷的對比,驗證動響應(yīng)和振動載荷計算方法的正確性。在疲勞壽命預(yù)估方面,對旋翼槳葉載荷信號壓縮、循環(huán)計數(shù)和復(fù)雜應(yīng)力合成方法進行研究,通過對數(shù)據(jù)信號的全部組合類型分類處理,形成了一套全新的“三點法”無效幅值篩選算法。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合某型旋翼機的使用要求和槳葉材料的疲勞壽命曲線,采用Miner疲勞累積損傷模型,對槳葉的疲勞壽命進行了計算和分析。
【關(guān)鍵詞】：旋翼機 旋翼槳葉 振動載荷 疲勞載荷譜 疲勞壽命
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V275.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 注釋表12-14
• 第一章 緒論14-21
• 1.1 引言14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-19
• 1.2.1 槳葉結(jié)構(gòu)建模研究14-15
• 1.2.2 動響應(yīng)和振動載荷求解方法研究15-16
• 1.2.3 載荷譜研究16-18
• 1.2.4 疲勞壽命曲線研究18-19
• 1.2.5 疲勞累積損傷理論研究19
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容19-21
• 第二章 旋翼動力學(xué)模型21-41
• 2.1 引言21
• 2.2 坐標系21-25
• 2.2.1 槳轂坐標系21
• 2.2.2 旋轉(zhuǎn)坐標系21-22
• 2.2.3 未變形坐標系22-23
• 2.2.4 變形坐標系23-25
• 2.3 旋翼動力學(xué)模型25-32
• 2.3.1 無量綱化和階次準則25-26
• 2.3.2 漢密爾頓方程26
• 2.3.3 應(yīng)變能變分26-29
• 2.3.4 動能變分29-32
• 2.3.5 外力虛功變分32
• 2.4 旋翼有限元模型32-34
• 2.5 模型驗證34-40
• 2.5.1 槳葉固有特性計算34-35
• 2.5.2 Princeton梁固有特性35-36
• 2.5.3 SA349/2“小羚羊”槳葉固有特性36-38
• 2.5.4 某蹺蹺板旋翼槳葉固有特性38-40
• 2.6 本章小結(jié)40-41
• 第三章 槳葉振動載荷計算41-49
• 3.1 引言41
• 3.2 槳葉穩(wěn)態(tài)平衡計算41-43
• 3.2.1 配平計算41-42
• 3.2.2 穩(wěn)態(tài)平衡方程42-43
• 3.3 槳葉動響應(yīng)計算43-45
• 3.4 槳葉剖面振動載荷計算45-46
• 3.4.1 槳葉任意點位移、速度和加速度45
• 3.4.2 揮舞彎矩和剪力45-46
• 3.4.3 擺振彎矩和剪力46
• 3.5 槳葉動響應(yīng)和振動載荷驗證46-48
• 3.6 本章小結(jié)48-49
• 第四章 槳葉疲勞載荷譜49-63
• 4.1 引言49
• 4.2 時域信號壓縮49-56
• 4.2.1 連續(xù)等值點處理49-50
• 4.2.2 非峰谷值點處理50-51
• 4.2.3 無效幅值處理51-54
• 4.2.4 時域信號壓縮算例54-56
• 4.3 循環(huán)計數(shù)56-60
• 4.3.1 雨流計數(shù)法原理56-57
• 4.3.2 雨流計數(shù)法實現(xiàn)57-60
• 4.3.3 雨流計數(shù)法算例60
• 4.4 復(fù)雜應(yīng)力合成60-61
• 4.4.1 指定方向的應(yīng)力合成60-61
• 4.4.2 多向應(yīng)力轉(zhuǎn)化為單向當量應(yīng)力61
• 4.5 某型旋翼機槳葉疲勞載荷譜61-62
• 4.6 本章小結(jié)62-63
• 第五章 疲勞壽命計算63-77
• 5.1 引言63
• 5.2 S-N曲線63-72
• 5.2.1 材料S-N曲線63-66
• 5.2.2 構(gòu)件P-S-N曲線66-68
• 5.2.3 等壽命曲線68-70
• 5.2.4 構(gòu)件P-S-N曲線驗證70-72
• 5.3 疲勞累積損傷模型72-73
• 5.4 疲勞壽命計算73-76
• 5.4.1 任務(wù)譜73
• 5.4.2 疲勞壽命計算方法73-74
• 5.4.3 某型旋翼機槳葉壽命計算74-76
• 5.5 本章小結(jié)76-77
• 第六章 總結(jié)與展望77-79
• 6.1 全文工作總結(jié)77-78
• 6.2 后續(xù)工作展望78-79
• 參考文獻79-83
• 致謝83-84
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文84

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本文編號：758635