無鉸旋翼模型結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計及動力學(xué)分析.pdf

1、旋翼是直升機(jī)的重要部件,是直升機(jī)區(qū)別于固定翼飛機(jī)的顯著特征。各種先進(jìn)材料的應(yīng)用促進(jìn)了直升機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展,這一點在旋翼系統(tǒng)的改進(jìn)上表現(xiàn)得尤為突出。上世紀(jì)70年代以來,采用復(fù)合材料柔性梁的無鉸式旋翼得到了迅速的發(fā)展,其特點是僅有變距鉸,槳葉的揮舞、擺振運動通過復(fù)合材料梁的彈性變形實現(xiàn)。因此,復(fù)合材料柔性梁的設(shè)計是無鉸旋翼系統(tǒng)核心技術(shù)之一。
　　本文研究了無鉸式直升機(jī)旋翼復(fù)合材料柔性梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計問題,并針對其中的關(guān)鍵技術(shù)開展了研究,

2、完成了如下工作:
　　(1)研究了變分漸進(jìn)梁剖面分析法(VABS—Variational Asymptotic Beam Sectional Analysis),建立了復(fù)合材料梁剖面特性分析計算流程并編寫了程序,通過算例驗證了其有效性。建立了利用優(yōu)化軟件集成matlab、VABS等模塊的優(yōu)化流程及優(yōu)化算法,采用多種優(yōu)化方法以拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)獲得柔性梁揮舞段及擺振段拓?fù)錁?gòu)型,并對不同優(yōu)化方法所得拓?fù)錁?gòu)型進(jìn)行了對比,確定了最為合適的柔性梁

3、揮舞段及擺振段拓?fù)錁?gòu)型。
　　(2)基于復(fù)合材料柔性梁剖面參數(shù)化建模方法,建立柔性梁剖面參數(shù)化模型及網(wǎng)格劃分程序。在此基礎(chǔ)上結(jié)合優(yōu)化軟件對無鉸旋翼功能段拓?fù)錁?gòu)型進(jìn)行尺寸優(yōu)化。以復(fù)合材料層合梁為例,分析鋪層信息、尺寸、鋪層規(guī)律等對柔性梁剖面剛度特性的影響,并對柔性梁復(fù)合材料單層板鋪層參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。
　　(3)確定無鉸旋翼系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)、整體布局形式、柔性梁材料參數(shù),在此基礎(chǔ)上,采用CATIA軟件完成了無鉸式旋翼部件三維模型的建