基于蜻蜓翅翼的仿生微撲翼飛行器機(jī)翼的有限元分析.pdf

1、微撲翼飛行器是一種模仿鳥(niǎo)類(lèi)或昆蟲(chóng)飛行的新概念飛行器，在應(yīng)用技術(shù)上它超出了傳統(tǒng)的飛機(jī)設(shè)計(jì)和氣動(dòng)力的研究范疇，同時(shí)開(kāi)創(chuàng)了微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)(MEMS)在航空領(lǐng)域的應(yīng)用。設(shè)計(jì)和制造具有良好動(dòng)力學(xué)特性的高效仿生翼，是仿生微撲翼飛行器研究中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，同時(shí)也是目前非常富有挑戰(zhàn)性的研究難題。本文利用有限元的基礎(chǔ)理論，對(duì)仿蜻蜓翅翼進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜力及動(dòng)力學(xué)等內(nèi)容的分析，研究了仿生微撲翼飛行器翅翼的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)特性等。文中的建模、分析方法及所得結(jié)論為微撲翼飛行

2、器機(jī)翼的設(shè)計(jì)、制作和應(yīng)用提供了一定的理論依據(jù)。
　　本文基于蜻蜓真實(shí)的翅翼樣本，利用相應(yīng)CAD軟件分別建立了前、后翅翼的幾何結(jié)構(gòu)模型，并通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)膯卧?lèi)型及設(shè)定特性參數(shù)，完成三維仿蜻蜓前、后翅翼的有限元建模。在此基礎(chǔ)上，對(duì)仿生微撲翼飛行器機(jī)翼進(jìn)行靜動(dòng)態(tài)特性分析，分別對(duì)前、后翅翼進(jìn)行線性和非線性靜力學(xué)分析，比較兩種情況下結(jié)構(gòu)的變形及應(yīng)力等靜態(tài)性能，并初步探討了改變材料特性對(duì)仿生翼剛度變形的影響，總結(jié)出影響其剛性的幾個(gè)關(guān)鍵因素。<

3、br>　　利用ANSYS軟件對(duì)兩種結(jié)構(gòu)類(lèi)型的仿生翼進(jìn)行模態(tài)分析，得到其低階固有頻率及振型等模態(tài)參數(shù)，并由結(jié)果指出純殼單元平板結(jié)構(gòu)作為微撲翼飛行器的機(jī)翼不夠理想，而采用梁?jiǎn)卧蜌卧膹?fù)合結(jié)構(gòu)是設(shè)計(jì)微撲翼飛行器機(jī)翼的一個(gè)方向。隨后還進(jìn)一步考察了結(jié)構(gòu)在受到幾種不同頻率正弦激勵(lì)下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，分析了固有頻率對(duì)其結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性的影響。
　　論文最后利用計(jì)算流體力學(xué)軟件FLUENT模擬均勻來(lái)流繞仿生翅翼的流動(dòng)，得到流場(chǎng)的流函數(shù)等值線和速度矢量圖