惯性释放原理下无人直升机有限元探究
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某直升机平尾有限元仿真与试验验证
门坤发;徐海斌;袁胜弢;李良操
【期刊名称】《计算机辅助工程》
【年(卷),期】2015(024)003
【摘要】为在满足静强度、刚度和疲劳寿命的条件下使直升机平尾质量最小,选取最大的设计载荷进行静强度和刚度计算,利用有限元仿真技术对平尾结构进行载荷传递的计算,确定结构的基本布局,对部件进行初步尺寸定义;利用有限元仿真技术对平尾进行详细尺寸定义.按照尺寸定义制造实物平尾,并进行静力和疲劳试验,结果表明该平尾结构的强度和疲劳性能满足设计要求.
【总页数】5页(P9-12,18)
【作者】门坤发;徐海斌;袁胜弢;李良操
【作者单位】哈尔滨飞机工业集团有限责任公司飞机设计研究所,哈尔滨150066;哈尔滨飞机工业集团有限责任公司飞机设计研究所,哈尔滨150066;哈尔滨飞机工业集团有限责任公司飞机设计研究所,哈尔滨150066;哈尔滨飞机工业集团有限责任公司飞机设计研究所,哈尔滨150066
【正文语种】中文
【中图分类】V215.2
【相关文献】
1.直升机环境控制系统涡轮冷却器的性能仿真和试验验证 [J], 游永华;鲁雪生
2.某大型民用直升机尾段缺陷容限仿真及试验验证技术 [J], 王玉合;朱定金;刘晓同
3.直升机滑橇式起落架落震仿真计算与试验验证 [J], 陈静;沈安澜;吴远飞;邵元新;张梅;赵卓
4.导向臂空气悬架结构有限元仿真与试验验证 [J], 潘公宇;李阿龙;王万青;曹崇禧
5.直升机旋翼磁流变阻尼器样件仿真和试验验证 [J], 林展;覃海鹰;王正峰
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有限元力学分析方法在无人机研制中的应用摘要:随着无人机发展,有限元力学分析技术逐步被用来解决无人机研制中的问题,本文介绍了有限元力学分析技术在无人机研制过程中的应用情况。
关键词:有限元;无人机;应用有限元法(Finite Element Method,FEM),是20世纪50年代末60年代初兴起的应用数学、现代力学及计算机科学相互渗透、综合利用的边缘科学。
它最初应用在工程科学技术中,用于模拟并且解决工程力学、热学、电磁学等物理问题。
有限元法的基本思想是先将研究对象的连续求解区域离散为一组有限个且按一定方式相互联结在一起的单元组合体。
由于单元能按不同的联结方式进行组合,且单元本身又可以有不同形状,因此可以模拟成不同几何形状的求解小区域;然后对单元(小区域)进行力学分析,最后再整体分析。
这种化整为零、集零为整的方法就是有限元的基本思路。
有限元分析是指用有限元的方法来计算数值解的过程,通常是借助于专业有限元软件建立模型来完成的,有限元法不仅能用于工程中复杂的非线性问题、非稳态问题的求解,还可用于工程设计中进行复杂结构的静态和动力分析,并能准确计算形状复杂零件的应力分布和变形,成为复杂零件强度和刚度计算的有力分析工具[1]。
作为一种辅助手段,这种技术在无人机研制过程得到了越来越广泛的应用。
从无人机研制实际看,无人机有限元分析技术已经参与到总体研制的各个阶段,应用到结构设计、总体频率分配、结构布局、力学实验、失效分析等诸多方面的工作中,甚至在某些情况下已经可以取代试验,为小无人机研制效率提高,研制流程的优化,研制周期缩短,成本节约等发挥了显著作用。
本文介绍了有限元力学分析方法在无人机研制中的应用。
2 在结构设计中的应用2.1 基于有限元的结构设计流程2.2有限元在结构设计中的应用有限元力学分析在结构设计中的应用主要包括结构静力分析、模态分析、动态响应分析、结构热变形和热应力分析。
结构静力分析,主要研究无人机结构在静态或准静态载荷条件下的力学行为,解决结构的精确度、刚度和稳定性问题。
无人直升机原理你有没有对那些在天空中飞来飞去的无人直升机感到好奇呀?今天呀,咱就来好好唠唠无人直升机的原理,可有趣啦!咱先来说说无人直升机的大体构造。
你看啊,无人直升机它就像一个小小的空中精灵,有个机身,这机身就像是它的小身体,装着各种重要的东西呢。
然后它还有旋翼,这旋翼可太重要啦,就像是它的小翅膀,不过这个小翅膀可不像鸟儿的翅膀那样简单哦。
那旋翼是怎么让无人直升机飞起来的呢?这就涉及到空气动力学啦。
当旋翼快速转动的时候,它就会把空气往下压。
你可以想象一下,就好像你用手快速地扇风一样,空气会被你扇走。
旋翼把空气往下压,空气呢就会给旋翼一个向上的反作用力。
这个反作用力就像有一双无形的大手,把无人直升机托起来,让它能够离开地面,飞到空中去。
就像你踩在弹簧床上,你用力往下踩,弹簧床就会把你弹起来一样,是不是很神奇呢?无人直升机要想在空中稳稳地飞,还得靠很多小秘密呢。
它有个控制系统,这个控制系统就像是无人直升机的小脑袋。
这个小脑袋可聪明啦,它能知道无人直升机现在的高度、速度、方向等等。
比如说,如果无人直升机飞得太高了,这个控制系统就会让旋翼转得慢一点,这样它受到的向上的力就会变小,然后就会慢慢降低高度啦。
要是它往左边偏了呢,控制系统就会调整旋翼的转动角度,让它往右边修正,就像你骑自行车的时候,如果车往一边歪了,你就会调整车把让它走直道一样。
还有啊,无人直升机的动力来源也很有意思。
有些无人直升机是用电池的,就像你的小玩具车一样,电池给电机提供能量,电机再带动旋翼转动。
这种用电池的无人直升机比较环保,而且噪音也比较小呢。
还有一些无人直升机是用燃油的,就像那些大飞机一样,燃油燃烧产生能量,推动发动机运转,然后带动旋翼。
这种燃油的无人直升机往往动力更强劲,可以飞得更高更远。
你知道吗?无人直升机在飞行的时候还得考虑风的影响呢。
风就像是一个调皮的小捣蛋鬼,有时候会把无人直升机吹得东倒西歪。
但是咱的无人直升机可不会轻易被风打败哦。
飞行器模型支撑机构的有限元分析的开题报告一、选题背景随着现代技术的不断发展,无人机飞行器模型在航空商品化、民用领域等方面越来越广泛地应用。
然而,在实际使用中,飞行器模型的支撑机构质量和结构设计不良等问题时常出现,给使用者造成经济和安全上的损失。
为了解决以上问题,采用有限元方法进行飞行器模型支撑机构的分析,可以对机构进行精细化模拟,分析模型的物理特性,提高结构的设计和制造质量,进一步研究支撑机构的结构特性、工艺制造、应力分布和优化方案等,使飞行器模型支撑机构更加安全、可靠、高效。
二、研究目的本研究旨在通过有限元分析方法,对飞行器模型支撑机构进行结构分析,提高机构的稳定性和强度,规避损失风险,并可为今后的制造提供更多技术参考和优化方案。
三、研究内容1. 飞行器模型支撑机构的结构设计:考虑到飞行器模型支撑机构的多样性,在本研究中将选择几个不同结构形式的支撑机构进行研究和优化设计。
2. 有限元建模: 采用有限元方法对选定的支撑机构进行建模,可以对模型的物理、力学特性进行分析和模拟。
3. 结构分析: 采用有限元模拟分析方法,分析分析支撑机构的应力分布、振动特征以及其他物理与工程参数影响的结构稳定性等,最终得出支撑机构结构改进的建议。
4. 结构优化: 研究支撑机构应力分布情况、应力集中部位、支撑机构轻量化以及其他结构调整,优化分析结果,进一步提升支撑机构的效率和稳定性。
5. 结果分析和总结: 对有限元分析和结构设计进行总结,分析预测出的支撑机构性能和技术方案。
四、研究方法本研究将采用有限元模拟分析方法,借助ANSYS等软件对飞行器模型支撑机构进行建模、应力分析以及结构调整。
同时,在模型设计阶段中,将考虑不同材料的选取、质量分析和结构变化等综合因素,以确保最终结果尽可能精确。
五、研究预期成果通过本研究,将可以对飞行器模型支撑机构的结构进行高效的分析和设计,优化支撑机构的设计方案,提高飞行器模型的稳定性和安全性,以及开展后续的模型设计和生产工作提供技术参考和行动建议。
惯性释放法在车辆有限元分析中的应用及缺陷沈光烈;谢义杰【摘要】对某壳式乘用客车车身骨架进行有限元静态分析,通过建立包含悬架系统的车身模型并使用普通计算方法进行仿真分析,与不含悬架系统的车身模型使用惯性释放的方法进行仿真分析对比,发现惯性释放方法有一定的缺陷,认为普通计算方法更有优势.【期刊名称】《客车技术与研究》【年(卷),期】2016(038)005【总页数】4页(P1-3,12)【关键词】车身骨架;普通算法;惯性释放法;有限元分析【作者】沈光烈;谢义杰【作者单位】广西科技大学汽车研究所,广西柳州545006;广西科技大学汽车研究所,广西柳州545006【正文语种】中文【中图分类】U463.83+1目前,大多数的车辆有限元分析中仍采用惯性释放的通用方法,即首先利用Adams软件分析刚体结构,求出悬架系统作用在车身上的力,且利用惯性释放的方法在有限元软件中求出应力。
之所以首先采用惯性释放法求出作用在车身上的作用力,是因为对于现在的独立悬架,特别是双摆臂加扭簧的悬架,如果采用普通的有限元计算模拟是需要一定的技术水平的。
而惯性释放法避免了边界条件对应力计算结果的影响,不会出现普通计算方法中约束点的反力引起的应力集中现象,这对车辆结构的强度分析是比较合理的。
早期的有限元软件不具备这样的功能,如今有限元技术取得了突破性的发展,但相关技术人员在运动学及理论经验上的不足还未能充分利用有限元软件惯性释放法的这种功能。
在这个过程中,惯性释放法的前提是没有边界条件的,整体刚度矩阵会出现奇异,即刚体位移。
因此,为了使计算正确运算,需要在模型上取一节点并约束其6个自由度,这样才能利用惯性释放的方法使计算应力的过程顺利完成。
但在利用惯性释放的方法中采用虚约束,模型中并不包括悬架系统,所以不可能计算出实际情况中以悬架系统为基础的车身的变形,这是惯性释放方法最大的缺陷,这种近似的方法与实际不符。
所以本文针对这个问题,在有限元软件HyperWorks中建立包含复杂悬架系统的车身模型,采用普通计算方法计算出车身结构静态工况下的应力及变形。
无人航空器的自主控制算法研究无人航空器(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)是指不需要人员驾驶,通过地面或地面指挥中心指挥、控制的飞行器。
其优点在于可以在高危、高峻、高空等危险环境下完成任务;飞行时间长,飞行距离大;具有极强的机动性和作战能力等。
对于无人航空器而言,其控制算法是实现自主控制和实现各种任务的关键。
1. 无人航空器自主控制算法概述无人航空器自主控制算法是指无人机自主进行控制、规划等操作的程序集合。
主要涉及无人机的自动驾驶、自主导航、飞行控制、作战决策等方面,是保障无人机安全、稳定飞行以及完成各种任务的核心技术。
目前,国内外学者对无人机的自主控制算法研究日益深入,已形成了一套完整的理论框架和技术手段。
常用的无人机自主控制算法有惯性导航系统、GPS卫星导航系统、图像识别等方式。
2. 数据融合技术在无人机自主控制中的应用无人机自主控制过程中需要获取各种数据,如飞行器的状态、环境信息等。
为了提高控制算法的精度和可靠性,需要将多种传感器获得的数据进行融合,在更方便地为控制算法提供所需的精确数据。
目前,常用的无人机控制器是基于卡尔曼滤波器的数据融合技术,通过使用卡尔曼滤波器优化各个传感器的测量数据集合,实现无人机自主控制的目的。
3. 基于强化学习的无人机自主控制算法近年来,强化学习在无人机自主控制算法中得到了广泛运用。
强化学习是一种机器学习方法,它通过模拟观察到的环境,以最大化期望的回报为目标,利用智能体主动与环境进行交互学习,让智能体学会在某个任务上的最佳行为策略。
将强化学习应用于无人机自主控制算法中,可以让无人机在执行任务的过程中,能够通过学习和经验积累,自主进行飞行决策和控制,并完成更复杂的任务。
4. 无人机控制算法在维护电力设备中的应用无人机作为一种新兴的机器人技术,被广泛应用于电力设备维护领域。
无人机维护电力设备不仅可以大大降低维护成本和维护难度,还能规避传统维护中存在的人员高空作业安全等问题。
飞机结构全机有限元计算检查方法初探
杨晓东;邬旭辉
【期刊名称】《民用飞机设计与研究》
【年(卷),期】2015(000)003
【摘要】为有限元模型组装、原始载荷处理、节点载荷生成、典型工况计算四个全机有限元计算步骤建立了数据校对和检查方法。
对计算模型和载荷数据严格的检查流程不仅可以降低分析中人为疏失的概率,而且可以提高效率,进而提升飞机结构强度设计能力。
【总页数】4页(P69-72)
【作者】杨晓东;邬旭辉
【作者单位】
【正文语种】中文
【相关文献】
1.飞机结构多钉连接有限元计算与分析 [J], 陈海欢;刘汉旭;李泽江
2.民机全机有限元计算方法研究 [J], 郭伟毅
3.飞机全机结构有限元建模关键技术研究 [J], 冯宇晨;郭建忠
4.飞机大开口结构的强度因子有限元计算 [J], 黄甫
5.民用飞机结构强度设计中的全机精细有限元分析技术及其应用 [J], 黄勇;李三平因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
基于惯性释放的某型无人直升机有限元分析
路林华;姜年朝;王克选;张逊
【期刊名称】《计算机辅助工程》
【年(卷),期】2018(27)2
【摘要】基于惯性释放理论,对某型无人直升机的整机强度和刚度进行仿真.与传统计算方法相比,惯性释放法能有效避免边界条件对结构传力路径的影响,更加精确地反映结构的真实应力情况.根据直升机的结构和载荷特点,总结虚约束的施加方法,使结构的变形状况更加直观、真实.该方法可以为相似结构直升机的刚度分析提供参考.
【总页数】4页(P57-60)
【作者】路林华;姜年朝;王克选;张逊
【作者单位】南京模拟技术研究所,南京210016;南京模拟技术研究所,南京210016;南京模拟技术研究所,南京210016;南京模拟技术研究所,南京210016【正文语种】中文
【中图分类】V2111.47
【相关文献】
1.某无人直升机惯性导航仪异常信号的故障定位与处理 [J], 庄震宇;唐军军;姜年朝
2.某型无人直升机旋翼轴有限元分析 [J], 马敬志;范汪明
3.某型无人直升机主旋翼操纵系统线刚度有限元分析 [J], 马敬志;范汪明;邵松;姜年朝
4.基于惯性释放的航空发动机中介机匣有限元分析 [J], 张智轩;覃文源;况成玉
5.基于惯性释放方法的某型电动轮自卸车车架结构性能分析 [J], 肖学文;刘金华;张栋;米承继;李文泰
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惯性释放在飞行器静气动弹性仿真中的应用
陈召涛;孙秦
【期刊名称】《飞行力学》
【年(卷),期】2008(26)5
【摘要】介绍了惯性释放理论以及基于CFD/CSD耦合的静气动弹性计算方法,比较了静气动弹性计算中的三种系统载荷平衡方法。
三种方法的计算结果分析表明,在气动弹性计算中应用惯性释放方法能够降低施加模型约束的难度,提高模型描述的准确性及仿真计算精度。
【总页数】4页(P71-74)
【关键词】静力学求解;有限元法;惯性释放;惯性载荷;静气动弹性
【作者】陈召涛;孙秦
【作者单位】西北工业大学航空学院
【正文语种】中文
【中图分类】V211.47
【相关文献】
1.基于CFD/CSD方法的跨声速静气动弹性数值模拟应用研究 [J], 郭洪涛;陈德华;张昌荣;吕彬彬;王晓冰
2.多控制面对鸭翼-前掠翼布局飞行器静气动弹性的影响 [J], 姜文;苏新兵;张钧奕;赵希玮;王振
3.应用惯性释放方法的静气动弹性发散分析 [J], 章飞;程芳
4.计算气动弹性在飞行器设计中的研究与应用 [J], 贺天鹏;徐元铭;Hasan Junaid Hasham
5.仿昆扑翼飞行器的翅膀惯性力分析 [J], 胡明朗;魏瑞轩;崔晓峰;郭庆
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匮困~一~毪相设计中的有限元分析需求——Abaqus在航空工业中的应用■SlMULIA公司北京代表处赵友选随着计算机技术的进步和有限元计算方法的日益完善,使得有限元技术对飞机结构进行分析具有很大的优越性。
Abaqus软件是一个功能强大灵活的模拟工程的有限元软件,其解决问题的范围从相对简单的线性分析到许多复杂的非线性问题以及多物理场耦合问题,完全能满足飞机设计中对有限元分析的需求。
飞机总体设计中的应用在飞行器总体设计分析中要考虑的问题有:频率和振型,线性和非线性静态和瞬态应力,失稳分析,飞鸟和飞机的撞击,总体气动性能,飞机.发动机的气动匹配,军用飞机的雷达反射特性以及红外辐射特性等。
Abaqus强大的动力分析功能可以快速地进行模态和振型计算。
Abaqus可考虑多种因素对模态和振型的影响.可以准确地计算出飞行器在各种条件下的模态和振型。
通常,飞机机身有大量的连接.如铆接/焊接/粘结等结构.这些结构的处理是总体分析中极为重要但又难以处理的问题,Abaqus为处理各种连接结构提供了方便的功能,如网格无关的焊接定义和粘接单元等。
同时Abaqus/Explicit为机身在振动、冲击等作用下的动力响应分析提供了有效的分析手段。
一方面软件自身提供了铆接、焊接、粘结等各种功能;另一方面显示求解方法在振动等瞬态分析中容易处理复杂的接触问题等因素。
全机静强度分析62.中国制造业信息化2008年10月全机模态分析飞机各子系统中的应用机身飞机机身结构,都是典型的薄壁结构,一般是由蒙皮,隔框.长珩等组成.承受的主要载荷有:气动载荷,惯性载荷.地面载荷.动力装置载荷以及其他载荷。
机身骨架由梁组成,在传统的有限元软件中,梁单元的断面参数定义.模型检查.结果表示非常不方便。
而Abaqus前处理内置多种标准梁断面库,并允许用户自定义不规则断面形状库,使繁琐的梁断面参数定义变得简单、方便。
Abaqus强大而方便的建模及载荷处理功能,丰富的梁单元.杆单元.壳单元.三维实体单元,可方便,准确地对机身进行静力分析,动力响应分析(模态.颤振等).失稳分析、损伤容限分析。
强度和刚度是直升机设计的基本要素,整机强度和刚度是否满足要求,直接影响直升机的飞行安全。
因此,对直升机的强度和刚度进行准确分析是直升机设计过程中十分重要的环节。
在通常情况下,对稳定状态中的结构进行静力分析需要足够的约束,使结构处于静定或超静定状态,即结构不存在刚性位移,否则计算求解会因为矩阵奇异而失败。
在实际情况中,很多在工作状态下的结构存在刚性位移,甚至处于自由状态的物体,比如轨道中的卫星、航行中的舰船、飞行中的飞机等。
对于这些结构的静力分析主要有近似约束和惯性释放2种方法。
前者是人为假定一种约束条件,使结构满足静力分析的条件,可通过简单的试验验证,应用较广泛。
然而,假定约束并没有实际的物理意义,约束带来的反作用力会改变结构真实的传力路径,引起应力集中、变形失真等问题,并且假定约束的施加往往依赖工作经验,不满足结果唯一性的要求。
惯性释放法将结构恒定加速的状态视为一致稳定状态,将结构惯性力视为结构的外部载荷,与原有载荷达到一种“平衡”,施加虚约束使结构达到静力分析的要求。
由于外部载荷处于平衡状态,虚约束不产生结构作用反力,因此不会对结构的传力路径造成影响,计算结果可以真实地反映结构的应力和变形。
惯性释放是有限元分析软件中的高级应用,在航空航天、船舶、车辆等领域[1]有诸多应用。
简帮强[2]应用惯性释放法,消除刚性约束形成的刚化效应,实现泵车关键部件的拓扑优化设计。
陈召涛等[3]在气动弹性计算中应用惯性释放法解决飞行器难以约束的问题,提升计算结果的精度。
张少雄等[4-5]将惯性释放法应用于邮轮、潜艇的强度校核,避免近似约束带来的应力集中问题。
相对而言,惯性释放法在直升机方面的应用还较少。
1 惯性释放法在有限元中的实现如果将惯性载荷视为一种外部载荷,那么结构在恒定加速度状态下,其外部载荷不变,惯性载荷也不会发生变化,该状态可称为“静力平衡”状态。
[6-7]对于n个节点的有限元模型,结构在各方向的合载荷可表示为FH=FxFyFzMxMyFz=ni=1fx,ini=1fy,ini=1fz,ini=1mx,ini=1my,ini=1mz,i(1)式中:f和m分别为载荷集中力和力矩;i表示第i个节点;x、y和z均为载荷方向。
惯性释放在升降平台结构设计中的应用闫昱全中国船舶重工集团公司第七一三研究所 郑州 450015摘 要:基于惯性释放理论,对某型舰载升降机升降平台的强度和刚度进行有限元计算。
与传统计算方法相比,惯性释放法能有效避免边界条件对结构力传递路径的影响,更加精确地反映结构的真实应力情况。
根据钢丝绳升降平台的结构和载荷特点,结合有限元理论,对升降平台的刚度、强度进行分析计算。
计算结果表明,采用惯性释放法对升降平台进行计算可以消除约束点反力造成的应力集中,使结构的变形状况更加直观、真实。
对升降平台的结构设计与改进提供更加合理的分析与评估。
关键词:升降平台;惯性释放;有限元;结构设计中图分类号:TH 248 文献标识码:A 文章编号:1001-0785(2020)14-0047-04Abstract:Based on the inertial release theory, the strength and stiffness of the lifting platform of a certain type of shipborne elevator were calculated by finite element method. Compared with the traditional calculation method, the inertial release method can effectively avoid the influence of boundary conditions on the transmission path of structural forces, and can more accurately reflect the real stress situation of the structure. According to the structure and load characteristics of the wire rope lifting platform, combined with finite element theory, we analyzed and calculated the stiffness and strength of the lifting platform. Calculation results showed that the inertial release method can eliminate the stress concentration caused by the reaction force at the restraint points and make the deformation of the structure more intuitive and real, which provides more reasonable analysis and evaluation for the structural design and improvement of the lifting platform.Keywords: lifting platform; inertia release; finite element method; structure design0 引言钢丝绳升降机的升降平台是货物提升时的承载结构,其强度和刚度是结构设计中需关注的重要因素,升降平台强度和刚度是否满足使用要求,直接影响升降机的运行安全和功能实现。
某无人直升机减速器箱体的有限元分析随着现代科技的快速发展,机械工程师们正在研究如何开发更加先进的机械结构,以满足现代社会对高效、可靠和安全的机械设备的要求。
而无人直升机正是这个时代的典型代表,为了更好地保护无人直升机的电机和减速器,我们使用有限元分析来研究其减速器箱体的性能。
我们开始进行结构分析之前,首先需要进行模型建立和模拟条件的设定,模型采用了箱体的实际尺寸和材料参数,等边角钢管为箱体骨架,上下盖板采用铝合金板材,箱体内部充填泡沫材料。
然后,我们对模型进行了网格划分,从而得到了箱体的有限元分析模型。
接下来,我们对减速器箱体进行了固有频率分析,结果表明减速器箱体的前四个固有频率分别为:826Hz、1114Hz、1317Hz 和1972Hz,这表明减速器箱体的结构较为坚固,对于外界震动和冲击有较好的防护能力。
接着,我们对减速器箱体进行了应力和变形分析。
在减速器箱体被施加一个竖直向下的压力(100N)的情况下,我们得到了减速器箱体在压力作用下的刚度系数和变形情况。
结果表明,当减速器箱体受到竖直向下100N的压力时,其最大应力值为25MPa,大于铝合金材料的屈服强度,但小于其极限强度,因此减速器箱体在这种情况下不会产生破裂。
同时,减速器箱体的最大变形为0.66mm,这表明减速器箱体可以支撑较大的压力,并具有良好的变形能力,从而保护了设备内部的电机和减速器,在保证飞行平稳的同时也可以避免损坏设备。
最后,我们进行了强度和疲劳寿命分析。
结果表明,在箱体受到常规飞行和振动时,其强度和疲劳寿命均能满足安全要求,并且在没有明显的永久形变和损坏情况下,其寿命可以保证。
这表明,减速器箱体具有较好的可靠性和耐久性,能够满足无人直升机的应用需求。
综上所述,有限元分析方法可以帮助我们更好地理解机械设备的性能和行为特征,从而在设计和优化机械结构时提供有力的支持。
本次减速器箱体的有限元分析结果表明,其具有较好的刚度、变形能力、强度和耐久性等特性,为无人直升机的飞行提供了良好的保障。
基于惯性释放的细节有限元模型分析张鹤【期刊名称】《《航空科学技术》》【年(卷),期】2019(030)009【总页数】4页(P92-95)【关键词】惯性释放; 静力学求解; 细节有限元模型【作者】张鹤【作者单位】航空工业沈阳飞机设计研究所辽宁沈阳110035【正文语种】中文【中图分类】V223通常静力学求解中,细节有限元模型的加载及约束方法是采用global-local方法对总体有限元模型的位移计算结果进行插值得到细节有限元模型的位移边界条件或者根据结构的受力特点直接对细节模型施加简支或固支约束。
但是对于位移插值方法,当细节有限元模型的网格尺寸是总体有限元模型的1/10或更小的时候,会在边界上产生附加载荷(相比于实际的受力状态),致使计算结果错误。
对于直接对细节模型施加简支或固支约束的方法,往往造成细节有限元模型边界的刚度模拟十分不准确,计算结果与试验结果相差很大。
从总体模型中提取结构的力的边界条件施加到细节有限元模型中,并采用惯性释放方法计算可以有效避免上述两个方法产生的问题。
本文简要地介绍了惯性释放方法的原理,并通过两个算例说明静力学求解中基于惯性释放的细节有限元模型分析方法,并用算例证明该方法的准确性。
1 惯性释放简介1.1 概念飞行中的飞机、行驶中的汽车等运动中的物体存在刚性位移,在对这类物体进行有限元模型分析时,其刚度矩阵奇异,此时应用惯性释放即可解决此问题[1~4]。
1.2 原理根据结构动力学理论分析方法有如下微分方程[4~9]:式中:M为结构的质量阵;K为结构的刚度阵;P为结构所受的外载荷;d为结构结点的位移相应。
应用惯性释放算法时,首先假定结构为刚体,采用刚体运动学得到在外载P 作用下个节点的加速度d¨。
之后结合质量阵M 与d¨构造惯性力矢量,惯性力与外载荷构成平衡力系。
将惯性力载荷与外载荷同时施加到自由结构上,求解方程(2)得到结构的位移。
为了解决结构没有约束刚度阵奇异的问题,分析时仍假设其处于一种“静态”的平衡状态。
直升机起落架抗坠毁性能的有限元仿真评估
罗漳平;向锦武
【期刊名称】《航空学报》
【年(卷),期】2003(024)003
【摘要】建立了直升机起落架抗坠毁有限元模型,模拟硬着陆和坠毁过程,以考察起落架在坠毁事故发生时的吸能能力.有限元建模使用真实的几何模型,用一个虚拟的框架代替机身把起落架连接起来,全机质量折算为减缩质量并分布到该框上.缓冲器用弹簧-阻尼器单元替代,其参数由性能曲线给出.使用非线性瞬态动力学的显式解法求解冲击问题.对两种情况进行了仿真:分别以6.0m/s和10.2m/s的垂直速度撞击地面.坠毁实验表明仿真结果与实验结果具有较好的一致性.
【总页数】4页(P216-219)
【作者】罗漳平;向锦武
【作者单位】北京航空航天大学飞行器设计与应用力学系,北京,100083;北京航空航天大学飞行器设计与应用力学系,北京,100083
【正文语种】中文
【中图分类】V266;O242.21
【相关文献】
1.直升机抗坠毁起落架技术研究 [J], 季茂龄
2.直升机抗坠毁试验假人胸部动力学性能的仿真研究 [J], 戢敏;雷经发;周立华;袁中凡
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4.跪式起落架在武装直升机坠毁过程中能量吸收能力研究(Ⅰ)——数值仿真计算[J], 杨嘉陵;吴卫华;赵岩;涂展春;郭光海;胡茂和
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基于惯性释放的某型无人直升机有限元分析基于惯性释放的某型无人直升机有限元分析无人直升机是一种新型的飞行器,可以在无人监管的情况下完成多种任务。
其运动学和动力学性能对其性能表现至关重要。
有限元分析是一种有效的分析方法,可以用于研究和优化无人直升机的设计、结构和性能。
本文将针对一种采用惯性释放控制策略的无人直升机进行有限元分析。
1. 研究对象及建模该型无人直升机采用由惯性释放控制策略驱动的旋翼系统,旋翼由主轴、叶片、电机及周边传动、支持机构等组成。
模型采用Pro/Engineer软件建模,采用三维模型,模型由主轴、叶片、电机等主要部件组成,模型几何尺寸如下:主轴长度:1000mm主轴直径:20mm叶片长度:500mm叶片载荷:50N电机型号:2814轴承型号:60042. 材料属性采用铝合金材料(Al7075)制造主轴和叶片,电机外壳采用PA66优质塑料。
铝合金的强度、刚度和轻量化的特点符合无人直升机的要求。
主轴材料性质:密度:2.81g/cm³弹性模量:70GPa泊松比:0.33屈服强度:550MPa叶片材料性质:密度:2.81g/cm³弹性模量:72GPa泊松比:0.3屈服强度:420MPa3. 分析方法采用有限元法对该型号无人直升机进行分析,主要是采用ANSYS 软件,对其进行静态强度和振动的连续模拟计算,建立了有限元模型,运用了真实物理参数,以得到整个无人直升机在不同载荷下、不同四自由度条件下的受力情况。
其中,载荷按自身重量分配,主轴与电机之间采用圆形配合,并且模型通过约束模拟刚度以模拟飞行状态。
4. 结果分析经过有限元分析,得到了该型无人直升机的应力、位移和振动情况。
根据计算结果,在无人直升机在稳定飞行状态时,其位移小于1mm,振动不超过0.2mm,表明其结构性能优良。
并且,在最大受载振动下,应力分析情况如下:主轴最大应力:50MPa;叶片最大应力:30MPa;电机外壳最大应力:40MPa。
摘要:主旋翼操纵系统是直升机的关键部件,其线刚度直接关系到无人直升机的飞行安全。
现基于有限元分析方法,采用ANSYS软件计算了某型无人直升机主旋翼操纵系统的线刚度,为主旋翼系统的设计提供依据。
关键词:无人直升机;操纵系统;线刚度0 引言无人直升机主旋翼操纵系统包括舵机系统、自动倾斜器系统、防扭臂组件及推拉杆组件等。
采用外置式操纵系统,自动倾斜器分为动环和不动环,分别用于连接变距拉杆和主舵机。
操纵过程中,主舵机通过推、拉不动环,动环推、拉变距拉杆,进而驱动旋翼系统完成总距及周期变距操纵。
操纵系统作为重要组件,将舵机产生的运动控制桨毂进而操纵主旋翼。
操纵系统的安全与否直接关系到直升机的安全飞行,材料的选择关系到其线刚度及疲劳性能的好坏,要承受较大的交变载荷。
与所有旋转结构一样,旋转交变载荷导致操纵组件的塑性变形及疲劳断裂,尤其是连接处的断裂,严重威胁桨毂的使用安全,而且疲劳断裂会导致直升机坠毁,同时操纵系统的线性刚性与旋翼颤振直接相关,会引起直升机的气弹稳定性问题,所以操纵系统线刚度的设计是否满足设计要求直接关系到直升机的飞行安全。
1 有限元建模及分析1.1 建模方法某型无人直升机主桨毂操纵系统组件的几何模型如图1所示,几个主要部分通过螺栓、轴承连接而成,部分局部连接部件如图2所示。
由于连接部件过于复杂,且本文研究的重点不是局部细微的应力、应变情况,因此对该几何模型进行了简化处理,如图3所示。
1.2实体建模在ANSYS软件中可供选用的solid单元中,四面体单元不如六面体单元计算精度高,特别是涉及小孔边缘等应力集中区域。
由于主轴在小孔处施加扭矩时两端的应力几乎为零,因此建模时忽略了一些影响网格划分的倒角,同时为了方便网格划分忽略了加载孔处的倒角。
划分网格时,在ANSYS软件中将实体模型分割成若干个小实体,从而可以通过自适应网格划分出需要的六面体网格,采用solid45单元对模型进行网格划分,如图4、图5所示,共计553 629个单元、148 679个节点。