张恩阳
,
刘波
,
陆振玉
,
冯琨程
玻璃钢/复合材料
复合材料蜂窝夹层结构广泛应用于小型无人机机体结构,蜂窝夹层结构设计需要满足无人机使用技术的不断发展的要求.就某小型无人机弹射试验破坏的问题,基于经典梁弯曲理论与Reissner剪切理论薄面板的基本假设进行了分析模型建立与工程估算分析,并与有限元结果进行对比分析,结果为上面板最大应力偏差为3％,下面板最大应力偏差为10.8％,与试验破坏结果具有较好的一致性.研究结果表明,该工程估算方法对实际蜂窝夹层结构设计具有一定的指导意义.
关键词:
无人机
,
弹射
,
蜂窝夹层结构
,
工程估算
,
有限元
刘波
,
冯琨程
,
张恩阳
,
陆振玉
玻璃钢/复合材料
无人机已经成为航空领域重要成员之一.在无人机初步设计阶段,为减轻其结构重量,采用复合材料设计.复合材料在比强度和比刚度以及抗振和加工制造等方面优于其他传统材料,在无人机结构中得到了广泛的应用.由于复合材料层合板在生产加工过程中具有可设计性,在复合材料中已经成为使用最多的一种结构形式.以某型号电磁弹射无人机机翼为研究对象,建立了复合材料机翼结构的有限元模型,将机翼的结构重量作为优化目标,以机翼翼尖挠度和复合材料失效因子为约束条件,应用工程优化软件对复合材料翼面结构进行自由尺寸优化,整个优化过程需同时满足机翼强度及刚度要求.最终自由尺寸优化结果表明,复合材料的铺层比例和厚度分布在优化后得到了重新设计,比较之前的结构方案,优化后的铺层设计能够有效降低机翼结构质量,实现减重的优化目标.
关键词:
无人机
,
复合材料
,
机翼结构
,
有限元模型
,
自由尺寸优化
冯琨程
,
刘波
,
张恩阳
玻璃钢/复合材料
依据薄板小挠度弯曲变形理论和正交各向异性夹层板弯曲变形理论,对板翅式换热器这种特定的金属夹层结构进行等效模型研究,通过建立有限元等效模型的方法研究板翅式换热器的力学参数.使用有限元前处理软件Patran对换热器夹层结构进行几何简化并独立成具有代表性的胞元,在多种边界条件下,提取胞元的应变分量和弯曲内力.结合夹层板应力与应变的本构关系计算刚度矩阵,从而求出宏观等效弹性常数.通过该方法可以将板翅式换热器夹层板等效成连续材料的单层板单元,最后将等效计算模型的力学参数用于板翅式换热器的模态分析,并与模态实验分析结果进行对比,验证等效分析方法的合理性和有效性.
关键词:
板翅式换热器夹层结构
,
有限元等效模型
,
本构关系
,
等效弹性常数
