无人机航空物探搭载装置的研究与设计
发布时间：2021-04-25 21:25
随着地表矿产资源的减少,国家提出了地球深部勘探战略方针。随着无人机技术的飞速发展,航空物探技术有了新的发展方向,可以解决大规模、高分辨率的作业。航空物探作为一种高效、低成本、大比例尺、受干扰较小的物探方法,越来越受到物探工作者的青睐。近年来,多参数、高精度的航空地球物理综合研究在各成矿带得到了广泛开展。特别是基于无人机的测量系统,能够广泛适应不同地形和地理环境,获得高质量的航空地球物理测量数据。本文依托国家重点研发计划项目——“智能化物探专用旋翼无人机系统研发”,以航空物探系统为背景,开展全轴梯度搭载装置与吊挂搭载装置的研究与设计工作。根据项目中各项指标要求,完成了全轴梯度搭载装置与吊挂搭载装置的结构设计。借助有限元分析软件,完成了对全轴梯度搭载装置横向探杆和纵向探杆的静力学分析与动力学分析,并对系统的薄弱部分进行了优化设计。完成了对吊挂搭载支撑架的静力学分析,依据有限元分析结果,对吊挂搭载支撑架进行了轻量化优化设计,使得吊挂搭载支撑架在满足强度、刚度的条件下,减少了重量,以减轻无人直升机的负载,增强直升机的机动特性。本文完成的研究工作主要包括以下几个部分:（1）概述了不同种类航空物探...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 课题来源及研究背景
1.1.1 课题来源
1.1.2 研究背景及意义
1.2 航空物探的国内外研究现状
1.2.1 固定翼平台航空物探
1.2.2 直升机平台航空物探
1.2.3 无人机平台航空物探
1.3 复合材料支撑结构的国内外研究现状
1.3.1 国外复合材料支撑结构研究现状
1.3.2 国内复合材料支撑结构研究现状
1.4 结构拓扑优化的的国内外研究现状
1.4.1 桁架结构拓扑优化
1.4.2 连续体结构拓扑优化方法
1.5 论文主要研究内容
第2章 复合材料概述
2.1 复合材料单层板任意方向的力学性能分析
2.2 复合材料层合板的力学性能
2.3 本章小结
第3章 全轴梯度搭载装置的结构设计
3.1 设计要求
3.1.1 主要技术指标
3.1.2 物探磁力仪参数
3.1.3 铯光泵磁力仪的工作原理
3.1.4 无人机性能参数
3.2 全轴梯度搭载装置的整体布局设计
3.2.1 全轴梯度搭载装置纵向探杆结构设计
3.2.2 全轴梯度搭载装置左、右侧探杆结构设计
3.2.3 纵向探杆与无人机连接结构设计
3.2.4 左、右侧探杆与无人机连接结构设计
3.2.5 电子盒固定装置结构设计
3.3 左、右侧探杆的强度和刚度校核
3.4 本章小结
第4章 全轴梯度搭载装置有限元分析
4.1 全轴梯度搭载装置有限元模型的建立
4.1.1 有限元模型简化处理
4.1.2 定义材料属性
4.1.3 设置接触
4.1.4 有限元网格划分
4.2 全轴梯度搭载装置静力学分析
4.3 全轴梯度搭载装置动力学分析
4.3.1 全轴梯度搭载装置的模态分析
4.3.2 直升机旋翼激振频率分析
4.3.3 纵向探杆连接结构的优化
4.3.4 随机振动响应分析
4.4 本章小结
第5章 吊挂搭载装置的有限元分析及结构优化
5.1 吊挂搭载装置的结构组成
5.2 吊挂搭载支撑架有限元分析
5.2.1 吊挂搭载支撑架的有限元建模
5.2.2 吊挂搭载支撑架有限元分析
5.3 吊挂搭载支撑架轻量化设计
5.3.1 基于Tosca的结构优化方法
5.3.2 吊挂搭载支撑架拓扑优化
5.3.3 支撑架顶座拓扑优化
5.4 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
作者简介及在学期间所取得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于TOSCA 3 MW风电机组前机架的拓扑优化设计[J]. 向琳玲,韩佳,张万军,罗伟,闫中杰. 船舶工程. 2019(S1)
[2]碳纤维复合材料连接技术研究[J]. 荆楠. 科技风. 2019(04)
[3]无人直升机航磁测量系统的研发与应用[J]. 张富明,温建亮,赵兴辉,方万来. 地球物理学进展. 2019(04)
[4]电动汽车车架的随机振动分析[J]. 张硕,龙海洋,裴未迟,李耀刚,叶晓濛,楚京. 机械工程师. 2018(05)
[5]航磁全轴总场梯度系统补偿算法研究[J]. 吴佩霖,张群英,李光,刘丽华,方广有. 电子与信息学报. 2017(12)
[6]基于TOSCA软件的精密卧式加工中心滑板的拓扑优化方法[J]. 张宁,赵兴玉,张大卫,石一光. 机械设计. 2017(01)
[7]基于TOSCA的发动机连杆优化分析[J]. 腰山岭,骆富贵,孟德勇. 内燃机与配件. 2015(11)
[8]国内主要航空物探飞行平台特点及发展[J]. 崔志强,胥值礼,孟庆敏. 物探与化探. 2014(06)
[9]航天器用复合材料桁架结构研究进展[J]. 章令晖,李甲申,王琦洁,夏英伟,殷永霞,涂彬. 纤维复合材料. 2013(04)
[10]救护直升机机载急救单元随机振动分析[J]. 刘孝辉,徐新喜,白松,谭树林,杨猛. 噪声与振动控制. 2013(04)
博士论文
[1]复合材料桁架弯曲特性与非线性约束优化设计[D]. 鞠苏.国防科学技术大学 2011
硕士论文
[1]折臂式桥梁检测车上车结构静力分析与优化[D]. 原崇洋.吉林大学 2019
[2]大型正交胶合木压机设计与优化研究[D]. 曹勇.吉林大学 2019
[3]铯光泵原子磁力仪自激反馈回路研究[D]. 温开旭.重庆师范大学 2019
[4]载货汽车复合材料传动轴轻量化设计[D]. 许可.吉林大学 2019
[5]基于旋翼无人机的光泵水平磁梯度测量关键技术研究[D]. 窦子优.吉林大学 2018
[6]机载微波辐射计扫描伺服装置研究与设计[D]. 王贤礼.吉林大学 2018
[7]复合材料在某型直升机尾斜轴的应用[D]. 王帅.上海交通大学 2017
[8]大气探测仪环形遥感装置的设计研究[D]. 刘圣强.吉林大学 2016
[9]救助直升机绞车支架拓扑优化设计与分析[D]. 王礼钊.大连海事大学 2015
[10]三角截面狭长构型复合材料桁架承载性能分析[D]. 熊波.哈尔滨工业大学 2012
本文编号：3160121
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 课题来源及研究背景
1.1.1 课题来源
1.1.2 研究背景及意义
1.2 航空物探的国内外研究现状
1.2.1 固定翼平台航空物探
1.2.2 直升机平台航空物探
1.2.3 无人机平台航空物探
1.3 复合材料支撑结构的国内外研究现状
1.3.1 国外复合材料支撑结构研究现状
1.3.2 国内复合材料支撑结构研究现状
1.4 结构拓扑优化的的国内外研究现状
1.4.1 桁架结构拓扑优化
1.4.2 连续体结构拓扑优化方法
1.5 论文主要研究内容
第2章 复合材料概述
2.1 复合材料单层板任意方向的力学性能分析
2.2 复合材料层合板的力学性能
2.3 本章小结
第3章 全轴梯度搭载装置的结构设计
3.1 设计要求
3.1.1 主要技术指标
3.1.2 物探磁力仪参数
3.1.3 铯光泵磁力仪的工作原理
3.1.4 无人机性能参数
3.2 全轴梯度搭载装置的整体布局设计
3.2.1 全轴梯度搭载装置纵向探杆结构设计
3.2.2 全轴梯度搭载装置左、右侧探杆结构设计
3.2.3 纵向探杆与无人机连接结构设计
3.2.4 左、右侧探杆与无人机连接结构设计
3.2.5 电子盒固定装置结构设计
3.3 左、右侧探杆的强度和刚度校核
3.4 本章小结
第4章 全轴梯度搭载装置有限元分析
4.1 全轴梯度搭载装置有限元模型的建立
4.1.1 有限元模型简化处理
4.1.2 定义材料属性
4.1.3 设置接触
4.1.4 有限元网格划分
4.2 全轴梯度搭载装置静力学分析
4.3 全轴梯度搭载装置动力学分析
4.3.1 全轴梯度搭载装置的模态分析
4.3.2 直升机旋翼激振频率分析
4.3.3 纵向探杆连接结构的优化
4.3.4 随机振动响应分析
4.4 本章小结
第5章 吊挂搭载装置的有限元分析及结构优化
5.1 吊挂搭载装置的结构组成
5.2 吊挂搭载支撑架有限元分析
5.2.1 吊挂搭载支撑架的有限元建模
5.2.2 吊挂搭载支撑架有限元分析
5.3 吊挂搭载支撑架轻量化设计
5.3.1 基于Tosca的结构优化方法
5.3.2 吊挂搭载支撑架拓扑优化
5.3.3 支撑架顶座拓扑优化
5.4 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
作者简介及在学期间所取得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于TOSCA 3 MW风电机组前机架的拓扑优化设计[J]. 向琳玲,韩佳,张万军,罗伟,闫中杰. 船舶工程. 2019(S1)
[2]碳纤维复合材料连接技术研究[J]. 荆楠. 科技风. 2019(04)
[3]无人直升机航磁测量系统的研发与应用[J]. 张富明,温建亮,赵兴辉,方万来. 地球物理学进展. 2019(04)
[4]电动汽车车架的随机振动分析[J]. 张硕,龙海洋,裴未迟,李耀刚,叶晓濛,楚京. 机械工程师. 2018(05)
[5]航磁全轴总场梯度系统补偿算法研究[J]. 吴佩霖,张群英,李光,刘丽华,方广有. 电子与信息学报. 2017(12)
[6]基于TOSCA软件的精密卧式加工中心滑板的拓扑优化方法[J]. 张宁,赵兴玉,张大卫,石一光. 机械设计. 2017(01)
[7]基于TOSCA的发动机连杆优化分析[J]. 腰山岭,骆富贵,孟德勇. 内燃机与配件. 2015(11)
[8]国内主要航空物探飞行平台特点及发展[J]. 崔志强,胥值礼,孟庆敏. 物探与化探. 2014(06)
[9]航天器用复合材料桁架结构研究进展[J]. 章令晖,李甲申,王琦洁,夏英伟,殷永霞,涂彬. 纤维复合材料. 2013(04)
[10]救护直升机机载急救单元随机振动分析[J]. 刘孝辉,徐新喜,白松,谭树林,杨猛. 噪声与振动控制. 2013(04)
博士论文
[1]复合材料桁架弯曲特性与非线性约束优化设计[D]. 鞠苏.国防科学技术大学 2011
硕士论文
[1]折臂式桥梁检测车上车结构静力分析与优化[D]. 原崇洋.吉林大学 2019
[2]大型正交胶合木压机设计与优化研究[D]. 曹勇.吉林大学 2019
[3]铯光泵原子磁力仪自激反馈回路研究[D]. 温开旭.重庆师范大学 2019
[4]载货汽车复合材料传动轴轻量化设计[D]. 许可.吉林大学 2019
[5]基于旋翼无人机的光泵水平磁梯度测量关键技术研究[D]. 窦子优.吉林大学 2018
[6]机载微波辐射计扫描伺服装置研究与设计[D]. 王贤礼.吉林大学 2018
[7]复合材料在某型直升机尾斜轴的应用[D]. 王帅.上海交通大学 2017
[8]大气探测仪环形遥感装置的设计研究[D]. 刘圣强.吉林大学 2016
[9]救助直升机绞车支架拓扑优化设计与分析[D]. 王礼钊.大连海事大学 2015
[10]三角截面狭长构型复合材料桁架承载性能分析[D]. 熊波.哈尔滨工业大学 2012
本文编号：3160121
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