风洞阻尼网受风载的挠度计算
发布时间：2021-11-04 06:26
风洞阻尼网受风载会发生挠曲变形,从而影响阻尼网的性能。文中以方形截面阻尼网为研究对象,利用小变形时的近似处理方法,推导出阻尼网受风载的挠度计算公式,并分析最大挠度的影响因素。结果表明,施加一定程度的预紧力可以在不明显增加阻尼网应力的条件下减小阻尼网的最大挠度,是有效减小阻尼网挠度的合理方法。
【文章来源】：机械工程师. 2019,(02)
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
阻尼网变形示意图
机械工程师MECHANICALENGINEER网址：www.jxgcs.com电邮：hrbengineer@163.com2019年第2期横向和纵向的网丝相互交织，在实际变形时，在节点处两根交织的网丝要满足变形协调条件，即挠度相等，这样挠度较小的会增大，而挠度较大的要减小，从而达到挠度相等的条件，最终的效果是使实际的变形小于没有考虑编织因素的计算值。综合以上分析，只要计算得到的最大挠度不超过许用值，实际最大挠度也就不会超过许用值。从图1所示的图形中取出截面ENF，其挠度为MN，表示为δ，如图2所示。MK垂直于EN，由于θ很小，故EK≈EM，NK即为EM的变形量，记为Δδ。EN上的张力计算公式为Tl=EA（ε+ε0）=EA2Δδ/l+ε0≈≈。（4）其中:E为阻尼网网丝材料的弹性模量；A为单根阻尼网网丝的横截面积；l为方形阻尼网的边长；ε0为网丝的预应变。而对于变形量，θ很小，则Δδ=δsinθ=δ·θ=δ·tanθ=δ·δ/（l/2）=2δ2/l。（5）由此可知：Tl=EA4δ2/l2+ε0≈≈。（6）现在单根网丝张力在风向的分力fw。因为Tlsinθ=fw/2，（7）所以有fw=2Tlsinθ=（4EAδ/l）4δ2/l2+ε0≈≈。（8）所有网丝在风向的分力与风载平衡，有∑fw=X。（9）即得到X=∑4EAδl4δ2l2+ε0≈≈=16EAl3∑δ3+4EAε0l∑δ。（10）单个边框上有N根钢丝，钢丝的挠度δ从0线性增加到δmax，然后再减小到0。考虑到对称性条件：∑δ3=4N/2n=0∑nN/2δmax≈≈3=32δ3maxN3N/2n=0∑n3。（11）∑δ=4N/2n=0∑nN/2?
6（N/m2）。对于长宽均为4m的阻尼网，其面积为F=16m2，作用在阻尼网沿气流方向的力的计算公式为X=CpqF=1.47×0.8676×16N=20.4N。（16）网丝横截面积为A=π（0.07-3m）2=1.5386-8m2，单边网丝数量N=6250。网丝材料为钢，弹性模量E=200GPa。将X、A、N、E的数值代入式（13），当预应变ε0=0时，δmax=20.4mm，网丝的最大应力σmax=20.8MPa。从式（13）中可以看到阻尼网的最大挠度和最大应力会受到预应变的影响。δmax与ε0的关系如图3所示，σmax与ε0的关系如图4所示。当预应变从0增加到8×10-5，阻尼网的最大挠度从20.4mm减小到11.1mm，减小了45.6%，而最大应力先减小后增加，最大值比初始值大6.7%。可见通过施加预紧力的方法减小阻尼网的挠曲变形是一种合理的方法，在显著减小阻尼网最大挠度的情况下不会导致阻尼网网丝拉应力急剧增大使材料发生屈服。4结语本文利用小变形时的近似处理方法，推导出阻尼网受流体气动力时其最大挠度、网丝预应变、气体载荷和网丝结构参数之间的定量关系。根据阻尼网网丝的拉应力与网丝挠度间的关系，同时可以得到阻尼网最大挠度和网丝最大拉应力与网丝预应变之间的关系。理论计算结果表明,施加一定程度的预紧力可以明显减小阻尼网的最大挠度，并且不会明显增加阻尼网的最大应力，是减小阻尼网挠度的合理方法。BHOPGMNAFDEδXCYCZC图1阻尼网变形示意图FδNKMΔδθE图2任意截面示意图40200012345687网丝预应变/10-5最大挠度/mm图3阻尼网最大挠度与网丝预应变的关系232221201918012345
【参考文献】：
期刊论文
[1]低速风洞内部流场数值模拟[J]. 代燚,陈作钢,马宁,任泽斌. 空气动力学学报. 2014(02)
[2]连续式跨声速风洞大开角扩散段设计方法研究概述[J]. 李红喆,廖达雄,丛成华. 实验流体力学. 2012(06)
[3]基于平面丝网气动载荷的风洞阻尼网设计[J]. 刘宗政,陈振华,彭强,杨文国,周平. 机械制造. 2010(05)
[4]风洞阻尼网周边拉力分析与计算[J]. 李强,李周复,陈永魁. 航空计算技术. 2009(06)
[5]上海大学低湍流度低速风洞及气动设计[J]. 李强,丁珏,翁培奋. 上海大学学报(自然科学版). 2007(02)
本文编号：3475181
【文章来源】：机械工程师. 2019,(02)
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
阻尼网变形示意图
机械工程师MECHANICALENGINEER网址：www.jxgcs.com电邮：hrbengineer@163.com2019年第2期横向和纵向的网丝相互交织，在实际变形时，在节点处两根交织的网丝要满足变形协调条件，即挠度相等，这样挠度较小的会增大，而挠度较大的要减小，从而达到挠度相等的条件，最终的效果是使实际的变形小于没有考虑编织因素的计算值。综合以上分析，只要计算得到的最大挠度不超过许用值，实际最大挠度也就不会超过许用值。从图1所示的图形中取出截面ENF，其挠度为MN，表示为δ，如图2所示。MK垂直于EN，由于θ很小，故EK≈EM，NK即为EM的变形量，记为Δδ。EN上的张力计算公式为Tl=EA（ε+ε0）=EA2Δδ/l+ε0≈≈。（4）其中:E为阻尼网网丝材料的弹性模量；A为单根阻尼网网丝的横截面积；l为方形阻尼网的边长；ε0为网丝的预应变。而对于变形量，θ很小，则Δδ=δsinθ=δ·θ=δ·tanθ=δ·δ/（l/2）=2δ2/l。（5）由此可知：Tl=EA4δ2/l2+ε0≈≈。（6）现在单根网丝张力在风向的分力fw。因为Tlsinθ=fw/2，（7）所以有fw=2Tlsinθ=（4EAδ/l）4δ2/l2+ε0≈≈。（8）所有网丝在风向的分力与风载平衡，有∑fw=X。（9）即得到X=∑4EAδl4δ2l2+ε0≈≈=16EAl3∑δ3+4EAε0l∑δ。（10）单个边框上有N根钢丝，钢丝的挠度δ从0线性增加到δmax，然后再减小到0。考虑到对称性条件：∑δ3=4N/2n=0∑nN/2δmax≈≈3=32δ3maxN3N/2n=0∑n3。（11）∑δ=4N/2n=0∑nN/2?
6（N/m2）。对于长宽均为4m的阻尼网，其面积为F=16m2，作用在阻尼网沿气流方向的力的计算公式为X=CpqF=1.47×0.8676×16N=20.4N。（16）网丝横截面积为A=π（0.07-3m）2=1.5386-8m2，单边网丝数量N=6250。网丝材料为钢，弹性模量E=200GPa。将X、A、N、E的数值代入式（13），当预应变ε0=0时，δmax=20.4mm，网丝的最大应力σmax=20.8MPa。从式（13）中可以看到阻尼网的最大挠度和最大应力会受到预应变的影响。δmax与ε0的关系如图3所示，σmax与ε0的关系如图4所示。当预应变从0增加到8×10-5，阻尼网的最大挠度从20.4mm减小到11.1mm，减小了45.6%，而最大应力先减小后增加，最大值比初始值大6.7%。可见通过施加预紧力的方法减小阻尼网的挠曲变形是一种合理的方法，在显著减小阻尼网最大挠度的情况下不会导致阻尼网网丝拉应力急剧增大使材料发生屈服。4结语本文利用小变形时的近似处理方法，推导出阻尼网受流体气动力时其最大挠度、网丝预应变、气体载荷和网丝结构参数之间的定量关系。根据阻尼网网丝的拉应力与网丝挠度间的关系，同时可以得到阻尼网最大挠度和网丝最大拉应力与网丝预应变之间的关系。理论计算结果表明,施加一定程度的预紧力可以明显减小阻尼网的最大挠度，并且不会明显增加阻尼网的最大应力，是减小阻尼网挠度的合理方法。BHOPGMNAFDEδXCYCZC图1阻尼网变形示意图FδNKMΔδθE图2任意截面示意图40200012345687网丝预应变/10-5最大挠度/mm图3阻尼网最大挠度与网丝预应变的关系232221201918012345
【参考文献】：
期刊论文
[1]低速风洞内部流场数值模拟[J]. 代燚,陈作钢,马宁,任泽斌. 空气动力学学报. 2014(02)
[2]连续式跨声速风洞大开角扩散段设计方法研究概述[J]. 李红喆,廖达雄,丛成华. 实验流体力学. 2012(06)
[3]基于平面丝网气动载荷的风洞阻尼网设计[J]. 刘宗政,陈振华,彭强,杨文国,周平. 机械制造. 2010(05)
[4]风洞阻尼网周边拉力分析与计算[J]. 李强,李周复,陈永魁. 航空计算技术. 2009(06)
[5]上海大学低湍流度低速风洞及气动设计[J]. 李强,丁珏,翁培奋. 上海大学学报(自然科学版). 2007(02)
本文编号：3475181
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