一种小展弦比机翼堆叠结构颤振模型设计装置及方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115840988A(43)申请公布日2023.03.24(21)申请号202211526750.3(22)申请日2022.11.30(71)申请人中国航天空气动力技术研究院地址100074北京市丰台区云岗西路17号(72)发明人邢朴程川王珏季辰(74)专利代理机构中国航天科技专利中心11009专利代理师孙建玲(51)Int.Cl.G06F30/15(2020.01)G06F30/20(2020.01)G06F113/26(2020.01)G06F113/28(2020.01)权利要求书2页说明书4页附图2页(54)发明名称一种小展弦比机翼堆叠结构颤振模型设计装置及方法(57)摘要本发明提供了一种小展弦比机翼堆叠结构颤振模型设计装置及方法，飞行器颤振试验技术领域，精确模拟小展弦比机翼的刚度。将机翼刚度使用中性面上的变厚度板结构进行模拟；对于精确模拟刚度的变厚度板沿平行于中性面的方向分层，对每一层形状进行调整后堆叠得到堆叠模型；增加配重和维形材料后进行刚度于模态测量，验证其于原始机翼的相似性，得到最终颤振模型。CN115840988ACN115840988A权利要求书1/2页1.一种小展弦比机翼堆叠结构颤振模型设计方法，其特征在于，包括如下步骤：依据机翼真实结构的外形数据，确定机翼上梁、肋板、缘条的位置分布及机翼不同位置的刚度；根据机翼不同位置的刚度数据，通过刚度等效确定颤振模型对应位置的截面惯性矩；将整个颤振模型刚度折算到颤振模型中性面上的变厚度板上，根据颤振模型对应位置的截面惯性矩，确定变厚度板的厚度分布；沿平行于中性面的方向将变厚度板切片，切片厚度根据复合材料加工性能确定；对得到的各层切片的厚度分布进行分析，对切片的形状进行调整，重新堆叠得到变厚度板结构；设计变厚度板结构外包覆的具有颤振模型外型的轻质泡沫结构，与变厚度板结构组合并增加配重，得到颤振模型。2.根据权利要求1所述的小展弦比机翼堆叠结构颤振模型设计方法，其特征在于，所述根据机翼不同位置的刚度数据，通过刚度等效确定颤振模型对应位置的截面惯性矩的步骤中，刚度等效通过以下公式实施：I1＝E01I01/KEIE1其中，I1为颤振模型对应位置的截面惯性矩，E01为真实机翼材料弹性模量，I01为真实机翼的截面惯性矩，KEI为真实结构与颤振模型的刚度比，E1为颤振模型材料弹性模量，颤振模型材料选择复合材料。3.根据权利要求1所述的小展弦比机翼堆叠结构颤振模型设计方法，其特征在于，所述对得到的各层切片的厚度分布进行分析，对切片的形状进行调整的步骤中，包括对切片部分区域进行去除，使整个切片区域厚度均一。4.根据权利要求4所述的小展弦比机翼堆叠结构颤振模型设计方法，其特征在于，所述设计方法还包括：对颤振模型进行刚度与模态分析，若满足要求则得到最终颤振模型，否则重新对切片的形状进行调整。5.根据权利要求1所述的小展弦比机翼堆叠结构颤振模型设计方法，其特征在于，所述设计方法还包括：确定在颤振模型轻质泡沫结构外包覆光滑表面毡，使颤振模型表面光滑。6.一种小展弦比机翼堆叠结构颤振模型，其特征在于，通过权利要求1至5之一所述的小展弦比机翼堆叠结构颤振模型设计方法确定。7.一种小展弦比机翼堆叠结构颤振模型设计装置，其特征在于，包括：第一模块，用于依据机翼真实结构的外形数据，确定机翼上梁、肋板、缘条的位置分布及机翼不同位置的刚度；第二模块，用于根据机翼不同位置的刚度数据，通过刚度等效确定颤振模型对应位置的截面惯性矩；第三模块，用于将整个颤振模型刚度折算到颤振模型中性面上的变厚度板上，根据颤振模型对应位置的截面惯性矩，确定变厚度板的厚度分布；第四模块，用于沿平行于中性面的方向将变厚度板切片，切片厚度根据复合材料加工性能确定；第五模块，用于对得到的各层切片的厚度分布进行分析，对切片的形状进行调整，重新堆叠得到变厚度板结构；第六模块，用于设计变厚度板结构外包覆的具有颤振模型外型的轻质泡沫结构，与变2CN115840988A权利要求书2/2页厚度板结构组合并增加配重，得到颤振模型。8.根据权利要求7所述的小展弦比机翼堆叠结构颤振模型设计装置，其特征在于，所述第二模块通过以下公式实施刚度等效，确定颤振模型对应位置的截面惯性矩：I1＝E01I01/KEIE1其中，I1为颤振模型对应位置的截面惯性矩，E01为真实机翼材料弹性模量，I01为真实机翼的截面惯性矩，KEI为真实结构与颤振模型的刚度比，E1为颤振模型材料弹性模量，颤振模型材料选择复合材料。9.根据权利要求7所述的小展弦比机翼堆叠结构颤振模型设计装置，其特征在于，所述第五模块对得到的各层切片的厚度分布进行分析，对切片的形状进行调整，包括对切片部分区域进行去除，使整个切片区域厚度均一。10.