具有傳感與驅(qū)動功能的蜂窩結(jié)構(gòu)機(jī)翼蒙皮特性研究.pdf

1、本文介紹了變體機(jī)翼在民用航空領(lǐng)域的應(yīng)用前景以及變體機(jī)翼的研究現(xiàn)狀,在此基礎(chǔ)上重點研究一種滿足變體機(jī)翼連續(xù)柔順變形要求的蜂窩結(jié)構(gòu)復(fù)合材料蒙皮。從蜂窩結(jié)構(gòu)蒙皮的理論建模、先進(jìn)驅(qū)動結(jié)構(gòu)以及傳感監(jiān)測三方面展開研究,主要內(nèi)容如下:
　　首先,基于“Y”模型,考慮雙層蜂窩胞壁結(jié)構(gòu),推導(dǎo)了蜂窩結(jié)構(gòu)面內(nèi)拉伸變形量的計算表達(dá)式;采用 MSC.Patran/Nastran進(jìn)行了蜂窩結(jié)構(gòu)柔性復(fù)合材料蒙皮拉伸變形仿真分析;給出了蜂窩結(jié)構(gòu)蒙皮樣件的制作方法

2、并試制了柔性蒙皮試驗件,在此基礎(chǔ)上完成蒙皮樣件拉伸變形測試實驗。將仿真結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析,兩者誤差在10％以內(nèi),驗證了仿真模型的有效性以及蜂窩結(jié)構(gòu)復(fù)合材料柔性蒙皮具有良好的變形性能。
　　其次,介紹了形狀記憶合金(SMA)的基本概念、熱力學(xué)模型及回復(fù)方式、熱處理與觸發(fā)方式等;設(shè)計制作了內(nèi)嵌形狀記憶合金絲的復(fù)合材料驅(qū)動夾層,完成蜂窩結(jié)構(gòu)基體與驅(qū)動夾層的集成。進(jìn)行了蒙皮試件變形性能測試,實驗結(jié)果表明:蒙皮樣件在2A/3A激勵電

3、流作用下樣件自由端實現(xiàn)3mm位移所需時間分別為431.4s/12.6s,86s/23.6s;3A激勵電流作用時可實現(xiàn)最大變形角度分別為5.1°及8°。此外,工藝改進(jìn)之后制作的可變形蒙皮試件采用溫控實驗箱加熱的變形測試實驗中可以實現(xiàn)上反和后掠變形的最大角度分別為31.13°及46.88°。
　　最后,設(shè)計制作了光纖光柵傳感夾層,結(jié)合有限元仿真結(jié)果,對蜂窩蒙皮試件進(jìn)行拉伸實驗,提出利用光纖布拉格光柵(F BG)光譜特性分析拉伸過程中蒙