復(fù)合材料機(jī)翼等效梁架模型提取方法與動力學(xué)特性分析.pdf

1、隨著我國航空事業(yè)的不斷發(fā)展，“大型飛機(jī)”工程項目作為創(chuàng)新型國家的標(biāo)志工程已成為飛機(jī)制造業(yè)的熱門課題。作為飛機(jī)主要承力結(jié)構(gòu)，機(jī)翼的不斷優(yōu)化已成為飛機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的主要方向?，F(xiàn)代大型客機(jī)、運(yùn)輸機(jī)等的機(jī)翼多采用大展弦比的結(jié)構(gòu)。大展弦比機(jī)翼具有飛行穩(wěn)定性能好，航程遠(yuǎn)，節(jié)省燃料等優(yōu)點。但機(jī)翼結(jié)構(gòu)本身具有的復(fù)雜性，用傳統(tǒng)的有限元方法計算耗費(fèi)巨大。對于需要得到其固有頻率和模態(tài)的基礎(chǔ)性研究，我們需要找到一種簡化的等效計算方法。
　　本研究主要內(nèi)容包括

2、：⑴基于有限元的基本方法，提出能量等效的思想，通過縮減自由度的方法將復(fù)雜的結(jié)構(gòu)等效為一根 Euler-Bernoulli梁。等效后的梁與原有結(jié)構(gòu)具有相等的能量，保證了固有特性的一致。通過取相同位移的方法，使得在能量相等的情況下求解等效梁的剛度特性值和慣性特性值，所得梁的特性參數(shù)即原有結(jié)構(gòu)的截面特性參數(shù)。并通過算例驗證能量等效法的正確性和可行性。⑵基于經(jīng)典層壓板理論，得到了各向異性材料的三維本構(gòu)關(guān)系和二維本構(gòu)關(guān)系。根據(jù)平面應(yīng)力關(guān)系推導(dǎo)由薄

3、型層壓板組成的復(fù)合材料梁的橫截面剛度特性。針對某層壓板懸臂梁，求解其固有特性并與有限元軟件計算結(jié)果對比。通過改變鋪層與梁軸線的夾角，得到鋪層角與梁固有頻率的關(guān)系曲線，為后面的研究做了鋪墊。⑶根據(jù)機(jī)翼結(jié)構(gòu)的特有外形，確定了等效梁為變截面梁，橫截面形狀為矩形兩側(cè)附帶箱型梁。推導(dǎo)了變截面梁的分段等截面簡化計算方法。根據(jù)多閉室截面求解扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)的方法，采用剪力流方程組推導(dǎo)得到梁扭轉(zhuǎn)截面常數(shù)。通過具有多閉室截面的變截面梁的算例，將所得結(jié)果與有限