基于有限元的直升机桨毂整流罩动力学特性分析.pdf
《基于有限元的直升机桨毂整流罩动力学特性分析.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于有限元的直升机桨毂整流罩动力学特性分析.pdf(6页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、总 第 期年第 期直 升 机 技 术 .收稿日期:作者简介:张英琦()男山西省运城市人硕士学历工程师 文章编号:()基于有限元的直升机桨毂整流罩动力学特性分析张英琦郭 杰黄国科(中国直升机设计研究所江西 景德镇)摘 要直升机桨毂整流罩模态频率及振型是整流罩结构设计的关键参数当其固有频率与激振频率相接近时会发生共振造成结构破坏或脱落进而影响飞行安全 尾桨整流罩由于其安装位置的特殊性及振动环境的复杂性需进行模态分析以保证其结构设计合理 基于有限元法对整流罩进行建模开展了不同转速及不同安装边界约束的模态分析 研究结果表明:随着转速增大整流罩受到的预应力增大从而造成拉伸刚度、弯曲刚度和扭转刚度发生不同
2、程度的变化相比于转速变化整流罩安装边界约束条件改变对频率影响更明显该整流罩频率与各阶激振频率都具有一定间隔说明其结构设计合理关键词 直升机桨毂整流罩结构动力学有限元计算模态分析中图分类号:文献标志码:().:).).).直 升 机 技 术总第 期 引言直升机桨毂整流罩能有效改变桨毂周围的气流分布减小气动阻力在高速直升机、低碳节能等新概念直升机上广泛使用 同时许多军用直升机出于作战需要安装喷涂吸波材料的桨毂整流罩来达到隐蔽性功能也促进了桨毂整流罩的发展 桨毂整流罩主要由外包络面和支撑连接件组成其中外包络面具有包络、气动维持形的作用支撑连接件起到外包络面与桨毂的连接作用 外包络面一般采用复合材料充
3、分利用复合材料低密度、高比强度、高比刚度的特性支撑连接件则主要采用金属材料虽然桨毂整流罩不是主承力结构但当其结构发生破坏或脱落时可能会与桨叶发生碰撞进而影响飞行安全 此外桨毂整流罩在实际使用过程中不仅受到气动载荷作用还会受到桨毂基础激振载荷等的作用因此需保证整流罩结构频率配置合理防止共振现象发生目前国内外学者针对直升机桨毂整流罩开展了一些研究 等 利用 仿真计算对整流罩空气动力学进行了优化设计 研究了流线型桨毂整流罩降低直升机空气动力学阻力 龙海斌等通过风洞试验和数值仿真分析对直升机桨毂减阻设计进行了研究曾伟等基于 方法对不同曲线构型的桨毂整流罩的气动阻力变化规律进行了研究李程等开展了共轴双旋
4、翼桨毂整流罩涂覆吸波材料后雷达隐身效果的研究苏风基于 前处理对主桨毂整流罩进行了强度分析 邬文强等针对桨毂整流罩安装支座安装进行了有限元建模分析并对其安装支座进行优化 综上国内外学者主要关注整流罩的使用功能研究而针对整流罩结构本身参数的研究相对较少因此本文进行相关方面的研究直升机整流罩安装于尾桨毂上由于尾桨本身安装位置及气动环境的特殊性整流罩受到的振动环境非常复杂 一方面尾桨自身在旋转过程中产生各阶谐波载荷对整流罩进行基础激励另一方面尾桨处于旋翼下洗流环境中使整流罩受到周期变化的下洗流的激振 本文利用有限元软件建立整流罩的精细化模型 由于直升机在实际使用时会在多个转速下进行停留因此需开展不同转
5、速下的整流罩频率及振型影响性分析 此外由于尾桨结构尺寸限制整流罩连接在尾桨毂盖板边缘处非理想固支边界且尾桨毂维护时需拆卸整流罩影响其安装边界约束因此也开展安装边界约束频率及振型影响性分析 理论介绍模态分析是研究结构动力学特性的一种方法主要分析包括固有频率、振型及振型参与系数等的结构承载动态载荷的重要参数 模态分析能够避免结构设计共振以及特定频率的激励振动是瞬态动力学分析、谐响应分析及谱分析的基础振动方程能够求解基体的固有频率和振型方程如下:()式中:为质量矩阵为阻尼矩阵为刚度矩阵为载荷为位移为速度 为加速度当不考虑外界作用力和阻尼对系统的影响时系统做自由振动系统振动方程为:()在考虑系统固有振
6、动时上式的解为:()()式中:为振型为固有频率为相位 为时间系统的动力学方程为:()()上述方程的解是特征值 为从 到系统模型自由度数特征值 对应的 为特性向量为自振频率对应的振型 对于 自由度系统具有 个固有频率和 个对应振型由于振动系统是无阻尼系统 称为固有振型 有限元建模本文将整流罩三维模型导入 有限元软件通过复合材料铺层建模方式对整流罩进行建模.结构介绍整流罩主要包括外侧整流罩、外侧整流罩支撑件组件、两个内侧整流罩及内侧整流罩支撑件组件如图 所示 外侧整流罩、内侧整流罩为复合材料件由碳布和玻璃布铺设成型支撑件组件主要由金属加工成型 外侧整流罩与内侧整流罩组件之间通过螺栓进行连接尾桨整流
7、罩包络板与支撑件之间是通过 年第 期张英琦郭 杰黄国科:基于有限元的直升机桨毂整流罩动力学特性分析螺栓进行连接固定外侧整流罩、内侧整流罩通过支撑件组件及螺栓安装固定在尾桨毂内外盖板上外侧整流罩外侧整流罩支撑件组件内侧整流罩支撑件组件内侧整流罩图 整流罩结构图.材料参数该整流罩中外侧整流罩和内侧整流罩的复合材料铺设材料、厚度及夹角等参数相同 其铺层信息如图 所示 其复合材料参数如表 所示 整流罩中的支撑件组件使用材料为 其材料参数如表 所示04590-4500-45904500.310.310.330.330.330.330.330.330.310.31玻璃布碳布玻璃布碳布碳布碳布碳布碳布玻璃布
8、玻璃布图 复合材料铺层信息图表 复合材料参数材料名称拉伸模量/()剪切模量/()泊松比/密度/()玻璃布/././././.碳布/./././.表 金属材料参数材料名称 拉伸模量 /()泊松比 密度/().网格划分与接触设置.网格划分本文使用实体进行建模采用六面体进行网格划分划分网格时指定堆叠方向用于定义复合材料铺层顺序(见图)与自由网格划分相比整体模型具有较好的网格单元网格大小可控划分规则可靠既达到了网格精度要求又兼顾了计算效率图 整流罩网格图.接触设置本文建立的整流罩各部件之间均通过螺栓进行连接因此在有限元建模时在相应的连接区域施加绑定约束.约束及载荷施加完成网格划分及接触设置后对该模型进
9、行约束施加和载荷施加.模型约束该整流罩通过螺栓将支撑组件安装在桨毂盖板上为简化模型本文未建立桨毂盖板结构 通过在支撑件与桨毂盖板连接端面处进行耦合约束对该耦合点施加弹簧约束 通过对该接地弹簧刚度值进行改变来模拟约束安装边界约束情况的改变.载荷施加该整流罩主要分两种状态进行分析:静止状态和旋转状态 当静止状态分析时无需施加载荷直接进行模态分析 当旋转状态分析时对整个整流罩施加旋转体力载荷当静力分析完成后保证结构已经施加上预应力后再进行模态分析 本文主要三个转速情况:转速(转速为)、转速(转速为 )及转速(转速为 )有限元分析.转速影响分析整流罩与尾桨毂安装在一起并随其一起旋转在实际使用时旋转会产
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 有限元 直升机 整流 动力学 特性 分析
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。