基于应变的变截面机翼天线结构变形重构研究

发布时间：2020-11-19 08:45

　　 近年来,随着航空工业和电子信息技术的发展,无人机技术得到快速发展,通过将共型承载天线和无人机结合,可以实现无人机的空中预警。但由于飞机自身重力和扰动气流的影响,导致机翼的形状发生变形,使机翼中的共型承载天线的电性能下降,影响无人预警机的侦查、预警性能。为了能够保证共型承载天线的正常工作,需要实时的感知机翼的变形以便对天线电性能做出补偿。本文以某型无人机机翼为研究对象,以基于应变的伪有限元变形重构理论为基础,在等截面梁变形重构的基础上,推导适用于变截面梁和空间梁的变形重构方法,完成无人机机翼的变形重构。并加工机翼试验件,实验验证使用伪有限元法在实际应用中对机翼变形重构的准确性。本文第一部分首先根据机翼的结构特点,确定将机翼等效为空间梁结构进行变形重构,该空间梁由等截面梁和变截面梁共同组成。然后以铁木辛柯梁理论为基础,详细推导等截面梁变形重构的伪有限元法,并以等截面悬臂圆梁为例,通过仿真验证了伪有限元法对等截面梁变形重构的效果。本文第二部分针对机翼具有变截面梁和空间梁的特点,展开了变截面梁和空间梁变形重构的伪有限元法的研究。针对空间梁的变形重构,通过对局部单元变形重构方程中类刚度矩阵和类载荷向量的坐标转换,实现对离散单元的变形重构方程的组集,得到空间梁全域的变形重构的伪有限元模型。并以空间梁结构为例,通过仿真与实验验证了推导方法的可行性。变截面梁的截面尺寸渐变,导致等截面梁变形重构的位移函数和截面应变的求解方法不适用于变截面梁的问题,根据变截面梁的截面尺寸变化函数和单元本构关系,推导了适用于变截面梁变形重构的位移函数和截面应变求解方法,将伪有限元法扩展到变截面梁的变形重构。并通过仿真验证该方法对变截面梁变形重构的有效性。最后,建立某型机翼的有限元模型,进行静力学分析。利用上述推导的等截面梁、变截面梁和空间梁变形重构的伪有限元法完成了对机翼变形重构的仿真,验证了使用上述方法对机翼变形重构的有效性。通过设计加工机翼试验件并进行加载实验,利用应变测量系统得到机翼表面应变数据对变形进行重构,并和位移测量系统得到的机翼变形数据进行比较,验证了上述推导的伪有限元法在实际应用中对机翼变形重构的适用性。
【学位单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：V279;V214.1
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 变形重构概述
    1.3 基于应变的变形重构算法
        1.3.1 国外研究现状
        1.3.2 国内研究现状
    1.4 本文主要内容
第二章 等截面梁的变形重构
    2.1 机翼的结构特点和模型等效
    2.2 铁木辛柯梁理论
    2.3 等截面梁的伪有限元法
        2.3.1 伪有限元法数学模型
        2.3.2 构造形函数
        2.3.3 计算真实截面应变
    2.4 等截面梁的建模与仿真
    2.5 小结
第三章 空间梁结构的变形重构
    3.1 空间梁结构的伪有限元法
        3.1.1 空间梁结构分析
        3.1.2 类刚度矩阵的坐标转换
        3.1.3 类刚度矩阵的组集
    3.2 空间梁结构的建模与仿真
        3.2.1 空间梁结构的有限元建模
        3.2.2 确定转换矩阵
        3.2.3 空间梁结构的变形重构仿真
    3.3 空间梁结构的变形重构实验
    3.4 小结
第四章 变截面梁的变形重构
    4.1 变截面梁的结构特点
    4.2 变截面梁的位移函数
        4.2.1 等效截面刚度
        4.2.2 构造位移函数
    4.3 变截面梁的截面应变求解
    4.4 变截面梁的建模与仿真
    4.5 小结
第五章 机翼的变形重构
    5.1 机翼的有限元建模与仿真
        5.1.1 机翼的有限元建模
        5.1.2 机翼的有限元仿真
    5.2 机翼模型的变形重构与分析
        5.2.1 机翼模型的变形重构
        5.2.2 变形重构精度分析
    5.3机翼的变形重构实验
        5.3.1 应变测量系统
        5.3.2 位移测量系统
        5.3.3 机翼实验件
    5.4 实验设计与结果分析
        5.4.1 实验设计
        5.4.2 实验结果分析
    5.5 小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
附录
参考文献
致谢
作者简介

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 董振;孟强;芦迪;黎毓鹏;叶自旺;;基于有限元法对多自由度剑麻收割机的分析与实验[J];农机化研究;2018年05期

2 谢伟;贺旭东;吴建国;刘轶军;;二维光滑边域有限元法在弹性力学中的应用研究[J];西北工业大学学报;2017年01期

3 李冰;王蕴;任连勇;;“有限元法”的发展与应用[J];甘肃科技;2014年01期

4 章青;刘宽;夏晓舟;杨静;;广义扩展有限元法及其在裂纹扩展分析中的应用[J];计算力学学报;2012年03期

5 魏延刚,魏伟;动态显式有限元法在冷冲压加工模拟中的应用[J];大连铁道学院学报;2003年02期

6 成思源;有限元法的方法论[J];重庆大学学报(社会科学版);2001年04期

7 于开平,邹经湘;时间域有限元法[J];力学进展;1998年04期

8 依凤鸣，吴遇春;局部隐式有限元法[J];哈尔滨工业大学学报;1995年02期

9 郭德坚;对有限元法及程序课教学改革的探索[J];河北水利专科学校学报;1990年02期

10 赵国景;《有限元法》学习指导与习题[J];煤矿机械;1986年01期

相关博士学位论文 前10条

1 万德涛;有限元框架下完全与高阶光滑技术及其应用[D];湖南大学;2018年

2 张秀敏;棱边有限元法的理论研究及其在工程涡流计算中的应用[D];华北电力大学（河北）;2004年

3 鲍益东;汽车车身部件一步逆成形有限元法与碰撞仿真研究[D];吉林大学;2004年

4 林峰;瞬变电磁场中时空有限元法的研究[D];沈阳工业大学;2005年

5 曹凤帅;比例边界有限元法在势流理论中的应用[D];大连理工大学;2009年

6 卜令方;增强有限元法及其在岩土工程非连续变形分析中的应用[D];浙江大学;2014年

7 姜琛;大变形固体和层流流动耦合问题的光滑有限元法[D];湖南大学;2017年

8 苏毅;扩展有限元法及其应用中的若干问题研究[D];西北工业大学;2016年

9 顾永超;弹塑性增强有限元法及其数值稳定性研究[D];浙江大学;2016年

10 林志良;比例边界有限元法及快速多极子边界元法的研究与应用[D];上海交通大学;2010年

相关硕士学位论文 前10条

1 李晓玉;用于板壳结构动静态位移场重构的逆有限元法研究[D];南京航空航天大学;2019年

2 冯文卓;基于国产超级计算机的并行有限元法研究[D];西安电子科技大学;2019年

3 史栋梁;基于应变的变截面机翼天线结构变形重构研究[D];西安电子科技大学;2019年

4 章伟;ATF有限元法的推广与应用[D];北京理工大学;2017年

5 张欢;特殊单元法及其在岩土工程中的应用[D];北京交通大学;2019年

6 Dibu Dave Mbako;正交异性钢桥面板典型节点热点应力分析[D];上海交通大学;2018年

7 江国期;车内声场数值计算中的改进有限元法及不确定性研究[D];西南大学;2019年

8 张亚岗;P91钢高温蠕变行为数值研究[D];西北大学;2019年

9 李荣佳;压电双材料界面裂纹的光滑有限元法研究[D];吉林大学;2018年

10 丁新;交流电机定子线棒环流损耗分析计算的比例边界有限元法[D];哈尔滨理工大学;2018年

本文编号：2889973