本文關(guān)鍵詞：太陽能無人機(jī)復(fù)合材料機(jī)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化

  更多相關(guān)文章： 太陽能無人機(jī) 復(fù)合材料 有限元分析 拓?fù)鋬?yōu)化

【摘要】：在太陽能無人機(jī)領(lǐng)域的復(fù)合材料應(yīng)用越發(fā)的廣泛,它所具備的更輕質(zhì)的重量、更好的整體性能和更長的使用壽命,使其成為了太陽能無人機(jī)的最優(yōu)選擇,也是太陽能無人機(jī)研究中的關(guān)鍵方向。復(fù)合材料的應(yīng)用在加大無人機(jī)設(shè)計(jì)空間的同時也大大增加的設(shè)計(jì)的難度。由于太陽能無人機(jī)對結(jié)構(gòu)需求的苛刻性,采用傳統(tǒng)的初始設(shè)計(jì)、性能校核、經(jīng)驗(yàn)修改的設(shè)計(jì)方式已經(jīng)難以滿足設(shè)計(jì)要求,且設(shè)計(jì)周期漫長,工作量巨大。但是若運(yùn)用結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù),通過修改結(jié)構(gòu)的尺寸、形狀、拓?fù)涞刃畔?就能夠計(jì)算出滿足一定性能和目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)結(jié)構(gòu)形式。這種方法更加科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn),將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)從經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)層面提高到理論設(shè)計(jì)的層面,從而實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)。本文以某新型太陽能無人機(jī)復(fù)合材料機(jī)身為研究對象,主要研究內(nèi)容如下：首先,對該型無人機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行了需求性分析；研究了機(jī)身氣動載荷向結(jié)構(gòu)載荷的轉(zhuǎn)換方法,并得出了較好的轉(zhuǎn)換結(jié)果;對蜂窩復(fù)合材料力學(xué)特性等效理論進(jìn)行了研究,并計(jì)算出蜂窩復(fù)合材料的等效參數(shù)。在Abaqus有限元軟件中建立了機(jī)身有限元模型并進(jìn)行了靜力分析,得到了機(jī)身結(jié)構(gòu)整體的強(qiáng)度、剛度信息,為后續(xù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考。通過分析該無人機(jī)的實(shí)際應(yīng)用情況,針對機(jī)身結(jié)構(gòu)梁進(jìn)行了選型優(yōu)化與尺寸優(yōu)化,提出了管梁、箱型梁和工字梁三種形式,并分別進(jìn)行了有限元分析加以結(jié)果對比,選擇了箱型梁進(jìn)行尺寸優(yōu)化,以重量不變?yōu)榧s束,得到當(dāng)前載荷工況下最優(yōu)的主副梁截面尺寸。最后,對結(jié)構(gòu)優(yōu)化與拓?fù)鋬?yōu)化理論進(jìn)行了研究,并利用變密度法對機(jī)身結(jié)構(gòu)肋片的減輕孔進(jìn)行了拓?fù)鋬?yōu)化,并將優(yōu)化結(jié)果得出的設(shè)計(jì)方案與根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行對比。該型無人機(jī)機(jī)身結(jié)構(gòu)梁形式與尺寸對分析結(jié)果和機(jī)身肋片減輕孔的拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果,較為令人滿意,為該型無人機(jī)后續(xù)的改進(jìn)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了有意義的參考方案。
【關(guān)鍵詞】：太陽能無人機(jī) 復(fù)合材料 有限元分析 拓?fù)鋬?yōu)化
【學(xué)位授予單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V279;V214.8
【目錄】：

• 摘要3-4
• abstract4-8
• 1 緒論8-23
• 1.1 引言8
• 1.2 太陽能無人機(jī)的研究背景8-10
• 1.3 太陽能無人機(jī)在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀10-21
• 1.3.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀10-19
• 1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀19-21
• 1.4 研究的意義21-22
• 1.5 本章小結(jié)22-23
• 2 機(jī)身結(jié)構(gòu)有限元建模23-31
• 2.1 有限元方法23
• 2.2 機(jī)身結(jié)構(gòu)分析23-25
• 2.3 有限元模型建立與處理25-28
• 2.4 載荷計(jì)算方式28-30
• 2.5 材料參數(shù)30
• 2.6 本章小結(jié)30-31
• 3 蜂窩材料等效特性31-36
• 3.1 引言31-32
• 3.2 蜂窩材料層合板等效理論32-35
• 3.2.1 等效板理論(Reissner和Hoff理論)32-33
• 3.2.2 蜂窩板理論33-34
• 3.2.3 改進(jìn)的Allen理論34-35
• 3.2.4 三明治夾心板理論35
• 3.3 本章小結(jié)35-36
• 4 機(jī)身結(jié)構(gòu)梁有限元分析36-47
• 4.1 機(jī)身結(jié)構(gòu)梁選型分析36-44
• 4.2 機(jī)身結(jié)構(gòu)箱型梁尺寸分析44-46
• 4.3 本章小結(jié)46-47
• 5 機(jī)身結(jié)構(gòu)肋片拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)47-57
• 5.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化算法47
• 5.2 拓?fù)鋬?yōu)化原理與變密度法47-49
• 5.2.1 拓?fù)鋬?yōu)化原理47-48
• 5.2.2 變密度法48-49
• 5.3 機(jī)身肋片減輕孔拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)49-56
• 5.3.1 減輕孔拓?fù)鋬?yōu)化流程49-50
• 5.3.2 減輕孔拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果50-51
• 5.3.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)與經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)對比51-56
• 5.4 本章小結(jié)56-57
• 6 總結(jié)與展望57-60
• 6.1 全文總結(jié)57
• 6.2 工作展望57-60
• 參考文獻(xiàn)60-63
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文63-64
• 致謝64-66

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 辛健成;美國海軍無人機(jī)發(fā)展歷程[J];機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用;2000年05期

2 時兆峰;以色列組建專門的無人機(jī)管理部門[J];飛航導(dǎo)彈;2001年10期

3 徐文;俄羅斯的無人機(jī)系統(tǒng)——格蘭特[J];飛航導(dǎo)彈;2003年07期

4 何一波;各國使用的主要輕型無人機(jī)[J];飛航導(dǎo)彈;2003年11期

5 馬曉平;系統(tǒng)工程學(xué)在無人機(jī)研制中的應(yīng)用[J];航空科學(xué)技術(shù);2003年04期

6 柯邊;“影子200”戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)[J];航天電子對抗;2003年06期

7 溫羨嶠,李英;從美國無人機(jī)的發(fā)展來看無人機(jī)在未來戰(zhàn)爭中的應(yīng)用前景[J];現(xiàn)代防御技術(shù);2003年05期

8 王永壽;日本無人機(jī)的研究開發(fā)現(xiàn)狀與動向[J];飛航導(dǎo)彈;2003年08期

9 袁剛輝;徐志紅;;不斷壯大的俄羅斯無人機(jī)家族[J];現(xiàn)代兵器;2003年02期

10 徐文;俄羅斯無人機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀[J];飛航導(dǎo)彈;2004年02期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王林;張慶杰;朱華勇;沈林成;;遠(yuǎn)程異地多無人機(jī)系統(tǒng)控制權(quán)切換技術(shù)研究[A];2009中國控制與決策會議論文集（3）[C];2009年

2 譚健美;張琚;閆娟;;信息無人機(jī)系統(tǒng)——無人機(jī)發(fā)展史上新的里程碑[A];第二屆中國航空學(xué)會青年科技論壇文集[C];2006年

3 黃愛鳳;鄧克緒;;民用無人機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀及關(guān)鍵技術(shù)[A];第九屆長三角科技論壇——航空航天科技創(chuàng)新與長三角經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展分論壇論文集[C];2012年

4 劉長亮;;無人機(jī)發(fā)動機(jī)氣道開度自適應(yīng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[A];2009年中國智能自動化會議論文集（第三分冊）[C];2009年

5 丁霖;;無人機(jī)系統(tǒng)人機(jī)交互界面淺析[A];探索 創(chuàng)新 交流（第4集）——第四屆中國航空學(xué)會青年科技論壇文集[C];2010年

6 劉澤坤;呂繼淮;;艦載無人機(jī)系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性[A];人—機(jī)—環(huán)境系統(tǒng)工程創(chuàng)立20周年紀(jì)念大會暨第五屆全國人—機(jī)—環(huán)境系統(tǒng)工程學(xué)術(shù)會議論文集[C];2001年

7 葉烽;宋祖勛;;無人機(jī)系統(tǒng)電磁兼容性測試研究[A];第十四屆全國電磁兼容學(xué)術(shù)會議論文集[C];2004年

8 易當(dāng)祥;呂國志;沈玲玲;;多級路況下車載無人機(jī)疲勞載荷仿真[A];第十二屆全國疲勞與斷裂學(xué)術(shù)會議論文集[C];2004年

9 錢正祥;金繼才;楊鷺怡;;未來局部戰(zhàn)爭中反無人機(jī)作戰(zhàn)對策研究[A];探索創(chuàng)新交流－－中國航空學(xué)會青年科技論壇文集[C];2004年

10 高鵬騏;晏磊;趙紅穎;何定洲;;無人機(jī)遙感控制平臺的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[A];第十五屆全國遙感技術(shù)學(xué)術(shù)交流會論文摘要集[C];2005年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 洪山;法國、德國和西班牙簽約共同研發(fā)三國無人機(jī)系統(tǒng)[N];中國航空報(bào);2007年

2 崔璽康;對抗無人機(jī)所面臨的新挑戰(zhàn)[N];中國航空報(bào);2007年

3 林英;無人機(jī)將進(jìn)入現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)領(lǐng)域[N];光明日報(bào);2007年

4 本報(bào)記者 陳永杰　馬佳;中國無人機(jī)亮相：戰(zhàn)爭“零傷亡”將實(shí)現(xiàn)[N];北京科技報(bào);2008年

5 祖茜楓;“綜合者”：攜帶小導(dǎo)彈的小無人機(jī)[N];中國國防報(bào);2008年

6 王磊;印度期望打造強(qiáng)大無人機(jī)部隊(duì)[N];學(xué)習(xí)時報(bào);2009年

7 李荔;無人機(jī)“俯瞰”黃河災(zāi)情[N];北京科技報(bào);2011年

8 本報(bào)記者 宋斌斌;我國無人機(jī)應(yīng)用高端化趨勢明顯[N];中國工業(yè)報(bào);2011年

9 吳飛;反恐十年無人機(jī)扶搖直上[N];中國航空報(bào);2011年

10 司古;美無人機(jī)遭神秘病毒入侵[N];國防時報(bào);2011年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉洋;動態(tài)環(huán)境中的無人機(jī)路徑規(guī)劃研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2015年

2 高九州;無人機(jī)自主著陸控制[D];中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所);2016年

3 楊永明;無人機(jī)遙感系統(tǒng)數(shù)據(jù)獲取與處理關(guān)鍵技術(shù)研究[D];昆明理工大學(xué);2016年

4 孫小雷;基于多階段航跡預(yù)測的無人機(jī)任務(wù)規(guī)劃方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

5 陳巖;蟻群優(yōu)化理論在無人機(jī)戰(zhàn)術(shù)控制中的應(yīng)用研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2007年

6 林林;基于協(xié)同機(jī)制的多無人機(jī)任務(wù)規(guī)劃研究[D];北京郵電大學(xué);2013年

7 劉春陽;無人機(jī)隱身技術(shù)若干問題研究[D];西安電子科技大學(xué);2012年

8 王小剛;非線性濾波方法在無人機(jī)相對導(dǎo)航上的應(yīng)用研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

9 黃國勇;變推力軸線無人機(jī)飛行控制技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2009年

10 鄭維剛;基于無人機(jī)紅外影像技術(shù)的配電網(wǎng)巡檢系統(tǒng)研究[D];沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué);2014年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 趙敏;分布式多類型無人機(jī)協(xié)同任務(wù)分配研究及仿真[D];南京理工大學(xué);2009年

2 劉志花;無人機(jī)故障預(yù)測與健康管理技術(shù)研究[D];北京化工大學(xué);2010年

3 劉愛兵;可變形無人機(jī)設(shè)計(jì)[D];南京航空航天大學(xué);2009年

4 易姝姝;無人機(jī)飛行場景及數(shù)據(jù)的可視化仿真與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2010年

5 張佳璐;無人機(jī)項(xiàng)目綜合評價(jià)研究[D];北京郵電大學(xué);2011年

6 趙志鴻;某型無人機(jī)雙發(fā)火箭助推發(fā)射動力學(xué)建模與仿真研究[D];南京理工大學(xué);2007年

7 李建華;某無人機(jī)發(fā)射系統(tǒng)技術(shù)研究[D];南京理工大學(xué);2008年

8 戴世通;無人機(jī)飛行可視化仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];西安理工大學(xué);2008年

9 曹攀峰;敵對與非敵對環(huán)境下無人機(jī)群的協(xié)同搜索路徑與策略研究[D];復(fù)旦大學(xué);2010年

10 張錫憲;無人機(jī)測控中數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2009年

，

本文編號：843587