刘波
,
冯琨程
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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
段静波
,
江涛
,
马航
,
施生峰
,
路平
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20140722.002
利用大型商用软件MSC.Patran建立了某型无人机复合材料机翼的有限元模型.在机翼中分别模拟了蒙皮分层、蒙皮与翼梁翼肋脱粘以及翼梁裂纹这3种典型损伤,通过与无损伤复合材料机翼固有振动频率进行比较,分析了损伤位置和大小对机翼振动特性的影响.结果表明:3种典型损伤一般不会引起机翼各阶振动模态的改变,但会使各阶振动频率发生变化;对各阶振动频率的影响既与损伤位置有关,也与主承力结构的损伤程度有关;蒙皮分层和翼梁裂纹出现在机翼根部时对机翼振动频率的影响最明显.
关键词:
无人机
,
复合材料
,
机翼
,
典型损伤
,
振动特性
