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文檔簡介
1、本文的主要工作是利用耦合計(jì)算流體力學(xué)和計(jì)算結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)(CFD/CSD)方法,數(shù)值模擬機(jī)翼的非線性氣彈響應(yīng)問題。 機(jī)翼結(jié)構(gòu)有限元計(jì)算部分,推導(dǎo)了Mindlin板元和空間剪切梁元的非線性有限元列式(T.L.格式),并且處理了平板單元的擴(kuò)階、單元的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換及單元之間的組合協(xié)調(diào)問題。利用C語言編寫了機(jī)翼的非線性動(dòng)力學(xué)有限元程序,其中機(jī)翼的物理模型用平板元和空間梁元模擬。采用該程序,計(jì)算了三種結(jié)構(gòu)形式的靜、動(dòng)力學(xué)解,與NASTRAN計(jì)算的
2、結(jié)果進(jìn)行了比較,吻合良好。 通過分層建模的方法,計(jì)算了復(fù)合材料層合板結(jié)構(gòu)的宏觀物理矩陣,用其替代程序中的材料矩陣,計(jì)算了復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的非線性動(dòng)力學(xué)特性;分析了幾何非線性和不同鋪層角情況對結(jié)構(gòu)剛度及振動(dòng)頻率的影響。結(jié)果表明:在機(jī)翼有初始翼面荷載的作用下,機(jī)翼將發(fā)生變形,隨著翼尖荷載加大,翼尖位移單調(diào)增加,結(jié)構(gòu)的揮舞(彎曲)頻率略有降低,一階扭轉(zhuǎn)頻率降低比較快,而一階擺振則略有升高;另外,不同的鋪層角度會改變結(jié)構(gòu)的剛度分布,進(jìn)而影響
3、到結(jié)構(gòu)的振動(dòng)頻率。 結(jié)合編寫的機(jī)翼非線性動(dòng)力學(xué)有限元程序,在UDF環(huán)境下編寫了結(jié)構(gòu)與流體之間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的插值程序,解決了流體網(wǎng)格的隨動(dòng)調(diào)整及輸入輸出數(shù)據(jù)的存儲與讀取,實(shí)現(xiàn)了CFD/CSD的耦合計(jì)算功能。計(jì)算了兩種機(jī)翼結(jié)構(gòu)的非線性氣動(dòng)彈性響應(yīng)問題,得到的顫振速度與NASTRAN的線性計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較和分析。 本文方法,借助于FLUENT軟件強(qiáng)大的流體力學(xué)計(jì)算功能,通過UDF計(jì)算復(fù)雜結(jié)構(gòu)的非線性氣動(dòng)彈性響應(yīng)問題,為在時(shí)域內(nèi)分
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