無鉸旋翼模型結構優(yōu)化設計及動力學分析.pdf

1、旋翼是直升機的重要部件,是直升機區(qū)別于固定翼飛機的顯著特征。各種先進材料的應用促進了直升機技術的迅速發(fā)展,這一點在旋翼系統(tǒng)的改進上表現(xiàn)得尤為突出。上世紀70年代以來,采用復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、擺振運動通過復合材料梁的彈性變形實現(xiàn)。因此,復合材料柔性梁的設計是無鉸旋翼系統(tǒng)核心技術之一。
　　本文研究了無鉸式直升機旋翼復合材料柔性梁結構優(yōu)化設計問題,并針對其中的關鍵技術開展了研究,

2、完成了如下工作:
　　(1)研究了變分漸進梁剖面分析法(VABS—Variational Asymptotic Beam Sectional Analysis),建立了復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)化方法以拓撲優(yōu)化技術獲得柔性梁揮舞段及擺振段拓撲構型,并對不同優(yōu)化方法所得拓撲構型進行了對比,確定了最為合適的柔性梁

3、揮舞段及擺振段拓撲構型。
　　(2)基于復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。在此基礎上結合優(yōu)化軟件對無鉸旋翼功能段拓撲構型進行尺寸優(yōu)化。以復合材料層合梁為例,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,并對柔性梁復合材料單層板鋪層參數(shù)進行了優(yōu)化。
　　(3)確定無鉸旋翼系統(tǒng)結構參數(shù)、整體布局形式、柔性梁材料參數(shù),在此基礎上,采用CATIA軟件完成了無鉸式旋翼部件三維模型的建