本文關鍵詞：復合材料機翼等效梁架模型提取方法與動力學特性分析

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【摘要】：隨著我國航空事業(yè)的不斷發(fā)展,“大型飛機”工程項目作為創(chuàng)新型國家的標志工程已成為飛機制造業(yè)的熱門課題。作為飛機主要承力結構,機翼的不斷優(yōu)化已成為飛機結構優(yōu)化的主要方向�，F(xiàn)代大型客機、運輸機等的機翼多采用大展弦比的結構。大展弦比機翼具有飛行穩(wěn)定性能好,航程遠,節(jié)省燃料等優(yōu)點。但機翼結構本身具有的復雜性,用傳統(tǒng)的有限元方法計算耗費巨大。對于需要得到其固有頻率和模態(tài)的基礎性研究,我們需要找到一種簡化的等效計算方法�；谝陨纤枷�,本文的研究內(nèi)容將圍繞以下幾點展開:1.基于有限元的基本方法,提出能量等效的思想,通過縮減自由度的方法將復雜的結構等效為一根Euler-Bernoulli梁。等效后的梁與原有結構具有相等的能量,保證了固有特性的一致。通過取相同位移的方法,使得在能量相等的情況下求解等效梁的剛度特性值和慣性特性值,所得梁的特性參數(shù)即原有結構的截面特性參數(shù)。并通過算例驗證能量等效法的正確性和可行性。2.基于經(jīng)典層壓板理論,得到了各向異性材料的三維本構關系和二維本構關系。根據(jù)平面應力關系推導由薄型層壓板組成的復合材料梁的橫截面剛度特性。針對某層壓板懸臂梁,求解其固有特性并與有限元軟件計算結果對比。通過改變鋪層與梁軸線的夾角,得到鋪層角與梁固有頻率的關系曲線,為后面的研究做了鋪墊。3.根據(jù)機翼結構的特有外形,確定了等效梁為變截面梁,橫截面形狀為矩形兩側附帶箱型梁。推導了變截面梁的分段等截面簡化計算方法。根據(jù)多閉室截面求解扭轉截面系數(shù)的方法,采用剪力流方程組推導得到梁扭轉截面常數(shù)。通過具有多閉室截面的變截面梁的算例,將所得結果與有限元軟件結果對比。驗證了計算方法的正確性。4.針對某大展弦比機翼縮比模型,按其鋪層方式和翼肋位置將其分割,對每一個翼段用能量等效法簡化為梁單元,并求出各個梁單元的等效截面剛度,和單閉室剖面法計算結果對比。討論了有限元法中添加配重的方式和配重在單元質量矩陣中的表示方法。將這些梁單元按順序組裝成變截面梁,求出了等效梁的固有頻率和模態(tài)振型,與原機翼結構的仿真結果對比。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V224

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 鐘軼峰;YUWenbin;;用變分漸近法進行復合材料層合板仿真及三維場重構[J];復合材料學報;2010年04期

2 崔燦;李映輝;;變截面鐵木辛柯梁振動特性快速計算方法[J];動力學與控制學報;2012年03期

3 鐘軼峰;余文斌;;基于變分漸近法的功能梯度板高保真簡化模型[J];工程力學;2012年10期

4 王曉臣;蒲軍平;;變截面梁有限元分析[J];浙江工業(yè)大學學報;2008年03期

5 鐘軼峰;劉森林;陳約瑟;黃博杰;周小平;;中厚度復合材料夾芯層板變分漸近精細模型[J];應用數(shù)學和力學;2013年07期

6 張馳;鄭錫濤;劉振東;;輕型復合材料泡沫夾層機翼結構設計與分析[J];西北工業(yè)大學學報;2013年06期

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本文編號：1141155