机械设计与制造
機械設計與製造
궤계설계여제조
MACHINERY DESIGN & MANUFACTURE
2015年
6期
59-62
,共4页
无人机%复合材料%机翼%工字梁%优化设计%有限元
無人機%複閤材料%機翼%工字樑%優化設計%有限元
무인궤%복합재료%궤익%공자량%우화설계%유한원
UAV%Composite%Wing%Ⅰ-Beam%Design Optimization%Finite Element
以某型无人机复合材料机翼工字型大梁准等强度设计与优化为目标,研究了复合材料工字梁基于载荷分段的设计方法与铺层优化方法.计算了机翼大梁弯矩方程,采用等步长载荷包络方法给出了准等强度大梁的载荷分布,计算了缘条和腹板的内力方程.基于复合材料层合结构设计的基本原则,采用经典层合板理论对大梁进行了初步铺层设计.以结构强度、刚度、稳定性作为约束条件,综合考虑最小重量要求,在分段包络安全载荷作用下对工字梁铺层进行了分段优化设计.建立了工字梁的有限元模型,基于有限元分析结果校核了工字梁的强度、刚度和稳定性.研究结果表明:采用等步长载荷包络方法能够方便地计算非均布弯矩作用下机翼大梁的准等强度设计载荷;基于经典层合板理论进行工字梁铺层初步设计,建立工字梁有限元模型能够有效、快速地对工字型机翼大梁在分段包络安全载荷作用下的铺层进行分段优化设计,同时完成大梁的强度、刚度与稳定性校核;大梁结构减重可达29％;铺层设计时必须考虑受压缘条和受剪切腹板的稳定性问题,否则大梁根部高应力区会出现局部屈曲.
以某型無人機複閤材料機翼工字型大樑準等彊度設計與優化為目標,研究瞭複閤材料工字樑基于載荷分段的設計方法與鋪層優化方法.計算瞭機翼大樑彎矩方程,採用等步長載荷包絡方法給齣瞭準等彊度大樑的載荷分佈,計算瞭緣條和腹闆的內力方程.基于複閤材料層閤結構設計的基本原則,採用經典層閤闆理論對大樑進行瞭初步鋪層設計.以結構彊度、剛度、穩定性作為約束條件,綜閤攷慮最小重量要求,在分段包絡安全載荷作用下對工字樑鋪層進行瞭分段優化設計.建立瞭工字樑的有限元模型,基于有限元分析結果校覈瞭工字樑的彊度、剛度和穩定性.研究結果錶明:採用等步長載荷包絡方法能夠方便地計算非均佈彎矩作用下機翼大樑的準等彊度設計載荷;基于經典層閤闆理論進行工字樑鋪層初步設計,建立工字樑有限元模型能夠有效、快速地對工字型機翼大樑在分段包絡安全載荷作用下的鋪層進行分段優化設計,同時完成大樑的彊度、剛度與穩定性校覈;大樑結構減重可達29％;鋪層設計時必鬚攷慮受壓緣條和受剪切腹闆的穩定性問題,否則大樑根部高應力區會齣現跼部屈麯.
이모형무인궤복합재료궤익공자형대량준등강도설계여우화위목표,연구료복합재료공자량기우재하분단적설계방법여포층우화방법.계산료궤익대량만구방정,채용등보장재하포락방법급출료준등강도대량적재하분포,계산료연조화복판적내력방정.기우복합재료층합결구설계적기본원칙,채용경전층합판이론대대량진행료초보포층설계.이결구강도、강도、은정성작위약속조건,종합고필최소중량요구,재분단포락안전재하작용하대공자량포층진행료분단우화설계.건립료공자량적유한원모형,기우유한원분석결과교핵료공자량적강도、강도화은정성.연구결과표명:채용등보장재하포락방법능구방편지계산비균포만구작용하궤익대량적준등강도설계재하;기우경전층합판이론진행공자량포층초보설계,건립공자량유한원모형능구유효、쾌속지대공자형궤익대량재분단포락안전재하작용하적포층진행분단우화설계,동시완성대량적강도、강도여은정성교핵;대량결구감중가체29％;포층설계시필수고필수압연조화수전절복판적은정성문제,부칙대량근부고응력구회출현국부굴곡.
