發(fā)布時間：2017-11-12 23:06

  本文關鍵詞：大展弦比機翼的非線性氣動彈性響應研究

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【摘要】：機翼顫振是一種典型的氣動彈性現象。在氣動力作用下,大展弦比機翼會產生較大的變形,而大變形又會影響氣動力的分布。這種氣動/結構耦合的特點會使飛機發(fā)生顫振,從而限制其飛行速度。本文采用基于Wagner函數的非定常氣動力,考慮大展弦比機翼的幾何大變形和機翼外掛系統(tǒng)的結構非線性,運用伽遼金法進行離散,對大展弦比機翼及機翼外掛系統(tǒng)的非線性響應進行了深入的研究,分析了各種參數對系統(tǒng)顫振特性的影響以及系統(tǒng)發(fā)生分叉失穩(wěn)的復雜運動形態(tài),主要體現在以下幾個方面：1.推導了大展弦比長直機翼的氣動彈性運動方程,基于Hopf分叉代數判據分析了系統(tǒng)平衡點的穩(wěn)定性,并對兩種時域氣動力的計算方法進行了對比。分析了機翼的各種參數對顫振邊界和屈曲邊界的影響。結果發(fā)現展弦比越大,顫振臨界速度和顫振頻率越��；系統(tǒng)的屈曲邊界與重心位置無關。由于幾何非線性的影響,隨流速的增加系統(tǒng)響應較為復雜,通向混沌的途徑也不同。2.建立了大展弦比長直機翼外掛系統(tǒng)的氣動彈性運動方程,運用伽遼金方法進行離散,利用MATLAB語言編程對系統(tǒng)的氣動彈性響應進行了數值模擬。結果表明：增加外掛質量,安裝在靠近翼尖位置并且位于彈性軸之前約30-40%半弦長時,顫振臨界速度最大；外掛連接剛度的降低,會使顫振臨界速度減小。初始條件雖然不會影響系統(tǒng)的顫振臨界速度,但對顫振后某個速度區(qū)間的響應形式有所影響。系統(tǒng)的屈曲邊界與外掛參數無關,當外掛連接剛度較小時,系統(tǒng)先發(fā)生顫振；當外掛連接剛度較大時,系統(tǒng)先出現屈曲現象,且不同連接剛度下,系統(tǒng)屈曲后的響應不同。3.在外掛聯結位置,引入了初偏間隙非線性、分段線性型非線性和中心間隙非線性三類結構非線性,通過數值模擬分析了結構非線性對機翼外掛系統(tǒng)的顫振特性及響應的影響。結果發(fā)現：基于KBM法的等效線化分析基本可以預測含有結構非線性的長直機翼帶外掛系統(tǒng)的顫振臨界速度；間隙越大,顫振臨界速度越小,初偏值越大,顫振臨界速度越大；間隙非線性會使極限環(huán)振動的幅值增大；在三類結構非線性中,中心間隙非線性對顫振臨界速度的影響最大。4.在結構非線性和幾何非線性的共同影響下,系統(tǒng)的響應更為復雜。在中心間隙非線性的影響下,翼尖彎曲位移隨流速的增加經歷了從收斂到極限環(huán)振動,經擬周期運動進入混沌運動狀態(tài),流速再增加,又出現了周期運動與混沌交替出現的現象,最后系統(tǒng)進入屈曲后顫振的過程,且流速不同時,極限環(huán)的位置不同。5.基于微分求積法分析了材料耦合剛度對復合材料機翼顫振臨界速度的影響。研究發(fā)現隨機翼材料耦合剛度的增加,顫振臨界速度不是單調變化的,而是存在雙峰值,即先增加再減小然后再增加再減小。而對于復合材料機翼外掛系統(tǒng),顫振臨界速度隨材料耦合剛度的變化是先增加再減小。
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V211.47

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1 安效民;徐敏;;一種幾何大變形下的非線性氣動彈性求解方法[J];力學學報;2011年01期

2 陽峰;程功;;飛行器計算氣動彈性分析技術研究綜述[J];航空制造技術;2011年Z2期

3 陳文俊;畢仕冠;;氣動彈性}P構優(yōu)化，

本文編號：1177995