基于平行四边形机构的风洞试验模型支撑系统的仿真研究

发布时间：2017-08-19 21:16

  本文关键词：基于平行四边形机构的风洞试验模型支撑系统的仿真研究

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【摘要】：随着科学技术的发展,在航空航天领域,人们发现飞机在达到或超过失速迎角的条件下进行战术机动的飞行是可以控制的,这将极大地提高飞行器在空中飞行作战的效能,故过失速机动能力已经成为一项非常重要的技术,一般能够有效研究飞行器的机动运动过程的方法有理论分析方法、飞行实验法、风洞试验法等几种方法。其中风洞实验法以其成本低、试验周期短、可以重复试验采集数据等优点赢得了世界上各航空航天领域强国的青睐,而要进行风洞试验就离不开模型支撑技术,因为它可以使得试验得到更为准确可靠的数据结果,并揭示其中可能存在的问题,明确出要改进的措施,进而降低飞行试验的风险。本文以所在课题组提出的基于平行四边形机构的模型支撑系统为对象,对其关键部位的设计及稳定性分析、整体的模态分析、虚拟样机模型的建立以及在不同工况下的运动仿真情况进行了详细地阐述,为其在控制系统中建立补偿算法模型并进行相关补偿提供了一定依据。本文首先介绍了本课题的研究背景以及风洞试验平台模型支撑系统国内外的研究现状,并选取了几种典型的支撑系统进行分析与说明,接着介绍了本文的研究对象一基于平行四边形机构的模型支撑系统,然后对其结构和运行原理进行了分析；其次针对其刚度、承载能力不如并联机构的缺点,以有限元软件Ansys Workbench为工具,首先得到了整体机构在不同姿态下受外载荷影响时的最大变形量的变化规律,然后针对模型支撑系统的主要支撑部件,在其长短、粗细不同的情况下对整个系统进行有限元仿真,通过对比分析,得到刚度较高、稳定性较好的模型支撑系统；接着对其整个系统进行模态分析,得到其前六阶频率和振型,为系统避免在共振频率附近工作提供了参考依据,然后建立模型支撑系统虚拟样机的模型,借助Adams软件实现主要部件的柔性化过程,从而生成刚柔混合模型,并以俯仰运动为例对比分析了纯刚体和刚柔混合模型的仿真结果,得出了对模型仿真时将其看成刚性体处理并不能满足实际精度要求的结论；最后将整个模型支撑系统柔性化；模拟其在风洞中的运动情况,采用控制变量法,对比分析试验模型在不同风载荷、不同运动频率以及不同幅值下所表现出来的运动特性。
【关键词】：风洞试验 模型支撑系统 模态分析 柔性化 Adams仿真
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V211.74
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-17
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 风洞实验平台模型支撑系统的研究现状9-15
• 1.3 课题的来源以及研究意义15-16
• 1.4 课题的研究内容16
• 1.5 本章小结16-17
• 第二章 基于平行四边形机构的模型支撑系统的组成及原理17-22
• 2.1 引言17
• 2.2 基于平行四边形机构的模型支撑系统组成17-19
• 2.3 模型支撑系统的运行原理19-21
• 2.4 本章小结21-22
• 第三章 模型支撑系统关键部位的设计及稳定性分析22-32
• 3.1 引言22
• 3.2 Ansys Workbench有限元分析22-30
• 3.2.1 模型支撑系统的参数介绍及有限元分析步骤22-23
• 3.2.2 单独俯仰运动下模型支撑系统失稳变形量的分析23-26
• 3.2.3 单独偏航运动下模型支撑系统失稳变形量的分析26-28
• 3.2.4 旋转杆件的长度和半径对模型支撑系统稳定性影响28-30
• 3.3 本章小结30-32
• 第四章 模型支撑系统的模态分析32-36
• 4.1 模态分析简介32
• 4.2 模型支撑系统的模态分析32-35
• 4.3 本章小结35-36
• 第五章 基于Adams的模型支撑系统虚拟样机建模研究36-44
• 5.1 Adams软件与虚拟样机简介36
• 5.1.1 Adams软件简介36
• 5.1.2 虚拟样机技术简介36
• 5.2 模型支撑系统的刚体模型的建立36-38
• 5.3 基于平行四边形机构的刚柔混合模型的建立38-40
• 5.4 两种不同模型下的仿真对比分析40-43
• 5.5 本章小结43-44
• 第六章 不同工况下模型支撑系统的动力学仿真实验研究44-79
• 6.1 引言44-45
• 6.2 偏航运动的动力学仿真45-62
• 6.2.1 俯仰角为0°时偏航运动的仿真45-49
• 6.2.2 俯仰角为10°时偏航运动的仿真49-53
• 6.2.3 俯仰角为20°时偏航运动的仿真53-62
• 6.3 俯仰运动的动力学仿真62-78
• 6.3.1 偏航角为0°时俯仰运动的仿真62-66
• 6.3.2 偏航角为10°时俯仰运动的仿真66-70
• 6.3.3 偏航角为20°时俯仰运动的仿真70-78
• 6.4 本章小结78-79
• 第七章 总结与展望79-81
• 7.1 论文总结79
• 7.2 工作展望79-81
• 参考文献81-85
• 致谢85-86
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及专利情况86-87

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本文编号：703017