充气翼面的刚度及气动弹性分析方法研究

admin · 发表于 2024-2-4 15:30:25

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充气式机翼由于重量轻、折叠体积小、成本低，着陆时抗损毁性强等优点逐渐得到各国研究人员重视，并已成功应用在小型无人飞机上。目前对于充气式机翼的研究主要集中在翼型的设计及优化，飞行性能测试，气动特性以及静强度分析等领域。关于气动弹性的研究还较少，本文对充气式机翼的力学特点进行了简单的介绍,对其固有振动特性及颤振特性进行了初步分析。本文开展了充气式机翼结构动力学分析方法研究。在薄膜单元应力分析基础上建立了充气结构刚度分析方法，并建立了颤振分析方程。充气式机翼在充入高压气体后，表面薄膜产生预应力，结构生成附加刚度，其主要由内部充压气体与外部大气的压强差、机翼结构形式、蒙皮材料性质决定。本文以带预应力薄膜的振动方程及非线性有限元理论为基础，基于膜单元建立了充气式机翼的有限元模型，通过在单元上施加压力模拟内部气体压强对机翼蒙皮作用，并以此对充气式机翼进行静力分析，得到机翼静力平衡后的整体质量矩阵与刚度矩阵。本文设计并开展了充气结构的结构动力学实验。设计制作了充气式机翼和充气圆管以及相关的连接设备，对两者进行地面固有振动模态实验。研究了充气结构的振动特性与充气气压的关系。最后，根据静力分析得到的结构质量矩阵和刚度矩阵对机翼进行模态分析和颤振分析，并总结充气压力对结构固有振动特性和颤振形式的影响规律。同时根据实验数据,分析和总结导致实验与理论模型误差的主要因素。充气式机翼的固有振动特性及气动弹性特性受多种复杂因素影响，本文的研究内容对充气式机翼的设计及应用具有一定的参考价值。

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