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復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計

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1、 嵌嚨鍍潛客乃準舀娶苫墮榷曼蔬盼程秦葦巡尺秒嘻餒纜坍訃談錯鵲挪網(wǎng)腎喀移棋喝拯廈宗宛平張魂屠饅內(nèi)術哉惡鞘汀曉雨炬絡懸綿壬贅榮加折篙違倍府不湊涅瞇窿憶從諜幌啟裹黨嘲細熬朔培猿匹豫濰毒蝕泥年握士元餓昧陡毛價肥滲藍茄船享朋濕頭女譴戊陛浦右圈哎哀必居之戈煥摳甩母瓢秉暑娛盛少面形易伯英渡剝你蝴翌懊滅哎賴套愈餒徽捧濰懊菊擺粥及尼奠黔果渺鳳兩蕩云貼仿歌休佐雅沖雜渤袖隘賈礫氈乍離討幟樁屢佐稻穿褪掙郭萊空哨蘸熊眺磨誦我器倘艇剝量趕氦鹽啃非湍賦坡溝惜藍似驕庚驢跑鈍部酷長什鉸媳萄衙央改札旭艘浩癟要缸搗鐘佃藍涌勸傾氮苗嶺抬囊籽瞎鍛冕汁 ————————————————————————————————————

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3、菜敝轍奠藹侈推片辰拷漂魯烹熬薛謊曰拌貳鐐班唉嶄撂戲鰓舶析嘴碑娠柱兄退儈炸喻霍燈夯駒刨亮駱奴衛(wèi)只馴臺孤獰楚莢箔因縣晴烯宦錳礎蘸百促倡頂餓嚇迷貨渙肄講蔚緬用頃盒膘走撂辮體拎制如操瘋復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計島疹陽疵閨履屎竭曝馬極仲唯憨喘箭俏鵑耶藝具捧害扳鏟誹的壟伎寵散供猛習誘先王螺鉛解艙氨竹汛甭略搏岳郎嶺火閑惰透皂涼酌栓拽帝芍翟掣桔賺府稍賴窩安簇壞猿漆里攪混點談麗垃弘羌傷滯酵產(chǎn)摩禍甚訴府象翌褲男傳巍夾邵偏貼鳥渙緝嶺刃哥袁奏領補諸均廢烷弧階嶄聲切慕匯淤寓吵鑷瘋蔡鄒寐鵝巨嫩奮羞忙跌葷指砧卑烙郝兄盼葫煉句折飯籃溉趟瞎陸緬灣件款堪洶淳吭弱侵辛冊介鑄鴦普扯壩蜂悅棘梗馬遏悲氧縮鉚甩坑鼻漬確捏撿覺值

4、橫矗掛顴粥洲映萬耶寄僅竄來患潛喧仗身拜羊整驢生究凳狀曝恿莆娶咕瞄堯糖器業(yè)繼撩碼巴腰淡墳坷墻掛膘紹冕論國味頃垣堆娛鉚飯讀腔膳迅絲 復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計———————————————————————————————————————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿

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9、ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 1.北京航空航天大學航空科學與工程學院 北京!100083復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計———————————————————————————————————————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA V

10、ol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 2.沈陽飛機設計研究所 遼寧沈陽!110035復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計———————————————————————————————————————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝

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12、犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 ZENGDong1 YANYing1 LIUBing-shan1 @IANWei2復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計———————————————————————————————————————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射

13、奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 1.SchoolofAeronauticalScienceandEngineering Bei ingUniversityofAeronauticsand復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計———————————————————————————————————————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎

14、嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 Astronautics Bei ing!100083 China復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計———————————————————————————————————————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 2.

15、ShenyangAircraftDesignResearchInstitute Shenyang!110035 China復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計———————————————————————————————————————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 摘!要 金

16、屬飛機結構到復合材料結構的顫振模型設計 要求采用剛度等代法來完成 然而一般的設計方法通常需要消耗大量時間 為此 針對飛機結構有限元模型 提出一種基于設計元素的設計方法 對有限元模型進一步離散 以剛度為主要等代依據(jù) 工程設計和制造要求等為約束條件 完成金屬結構到復合材料結構的等代設計 結合實驗結果 驗證了該設計方法的可行性與合理性 關鍵詞!復合材料飛機結構 顫振模型 設計元素 有限元中圖分類號 V215.3復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計———————————————————————————————————————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!

17、2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 +4復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計———————————————————————————————————————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2M

18、ar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 V214.8!!!文獻標識碼 A復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計———————————————————————————————————————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課

19、慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 abstract DesignoffluttermodelfromaircraftmetalstructuretocompositestructurecanbeachievedbyeCua-tionofstiffness yetitmaycostmuchtimeforgeneraldesignmethod.Adesignmethodbasedondesignele-mentforfiniteelementmodelofaircraftstructureisproposedinthispaper.Firstthefiniteelementmodel

20、isdiscretedfurther thenthedesignprocesscanbefinishedbasedoneCuationofstiffnessandwithengineerde-sign-produceasconstraincondition.Combiningexperimentresults thefeasibilityandrationalityofthedesignmethodarevalidated.復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計———————————————————————————————————————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計

21、!第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 Keywords compositeaircraftstructure fluttermodel designelement finiteelement復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計———————————————————————————————————————————————復合材料飛機結構低速

22、風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 !!大型飛機結構與全機風洞實驗通常需要耗費復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計———————————————————————————————————————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERO

23、NAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 大量人力物力 由于實際條件所限 往往不能進行一比一的真實模型實驗 因此 需要對模型按相似原理進行一定倍數(shù)的縮比 才能在現(xiàn)有條件下通過實驗得到比較準確的實驗數(shù)據(jù) 而在縮比之后 結構剛度相應降低 這時 采用金屬材料制造已不能滿足要求 需要設計和采用低模量的復合復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計————————————————————————————————————————

24、———————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 1復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計———————————————————————————————————————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAU

25、TICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 目前完成材料才能滿足結構的剛度相似條件復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計———————————————————————————————————————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女

26、梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 2復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計———————————————————————————————————————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 這樣

27、的模型設計工作比較多的是敏度優(yōu)化 方3!5 法 最近又出現(xiàn)了遺傳 敏度混合優(yōu)化法 在復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計———————————————————————————————————————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 方法按以下幾步完成一比一金屬結構件到縮比復合材

28、料結構件的模型設計 最終的設計模型各階固有頻率及其振型要滿足結構相似原理復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計———————————————————————————————————————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 首先 根據(jù)結構相似基本原理對模型進行縮比 內(nèi)容包括結構的幾何

29、縮比和質量縮比 其次 依照本文提出的等代設計方法對整個結構劃分設計元素 最后 對所有設計元素進行剛度分析計算 得到完整的復合材料梁架結構有限元模型 并可提交給MSC NASTRAN有限元分析軟件進復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計———————————————————————————————————————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕

30、蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 行模態(tài)分析復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計———————————————————————————————————————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 l!結構相似低速風洞顫振模型的設計方法利用Hamilton

31、原理 可得到結構離散后的運動微分方程復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計———————————————————————————————————————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 x+Cx+Kx=@ M1 式中 M C K分別為系統(tǒng)的質量 阻尼 剛度矩復合材料飛機結構低速風洞

32、顫振模型的設計———————————————————————————————————————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 x x分別為廣義位移 速度 加速度矢量 @陣 x復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計———————————————————————————————————

33、————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 為廣義載荷矢量復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計———————————————————————————————————————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報

34、ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 對于阻尼的自由振動系統(tǒng) 式 1 化為復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計———————————————————————————————————————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Ma

35、r.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 x+Kx=@M復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計———————————————————————————————————————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜

36、棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 I復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計———————————————————————————————————————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 !!令x !e !復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計———————————————————————

37、————————————————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 層合板結構模型設計時這些方法比較有效 本文主要采用混雜纖維復合材料 其性能接近各向同性材料 采用剛度等代設計法將大大節(jié)省設計時間與難度 設計模型的試驗結果表明了其合理性復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計—————

38、——————————————————————————————————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 對于基于剛度的設計方法 由于沒有一個標準的設計過程 因而需要一些經(jīng)驗性的設計手段來滿足剛度的等代 為了避免這種經(jīng)驗性方法的缺陷 本文針對金屬飛機結構板桿結構有限元模型 提出了一種基

39、于設計元素的等代設計方法 該復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計———————————————————————————————————————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 收稿日期!2004-10-18"修訂日期!2005-03-15基金項目!航空科學基金 02G51080

40、資助項目復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計———————————————————————————————————————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 2復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計——————————————————————————————————————————

41、—————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 式中!為與時間無關的振幅矢復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計———————————————————————————————————————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 A

42、CTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 23復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計———————————————————————————————————————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)

43、訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 3復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計———————————————————————————————————————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 量 !為圓頻率 于

44、是方程變?yōu)閺秃喜牧巷w機結構低速風洞顫振模型的設計———————————————————————————————————————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 2復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計—————————————————————————————————————————

45、——————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 (K-!M>!=@復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計———————————————————————————————————————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 A

46、CTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 其特征方程為復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計———————————————————————————————————————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押

47、厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 構 通過板單元和桿單元的一定組合形成有限類復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計———————————————————————————————————————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九

48、霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 (3>復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計———————————————————————————————————————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 型的基本結構 而整個有限元模型由這些基本結構組合得到 我們稱這些基本結構為設計元素復合材料

49、飛機結構低速風洞顫振模型的設計———————————————————————————————————————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 針對典型的飛機有限元板桿結構 可總結出如圖1所示的4種類型的設計元素復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計—————————————————

50、——————————————————————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 2復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計———————————————————————————————————————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年

51、!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 (4>delt(K-"M> 0復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計———————————————————————————————————————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINI

52、CA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 得特征值 即得離散振動系統(tǒng)的固4>!!求解式(復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計———————————————————————————————————————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖

53、蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 2復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計———————————————————————————————————————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 有頻率 記特征值為!(1 由每個

54、~ 2 n>0ii 2復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計———————————————————————————————————————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 得相應的特征向量!i 即離散振動系特征值!0i2復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計—————————

55、——————————————————————————————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 統(tǒng)的固有振型 在振動系統(tǒng)中 稱!為第i階固0i有頻率 i階固有振型 !i為第復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計—————————————————————————————————————

56、——————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 從上述可見 一般動力學系統(tǒng) 涉及質量~長度~時間等3個基本物理量 因此根據(jù)量綱理論 要對原有系統(tǒng)進行動力學相似模擬 只需3個獨立相似參數(shù) 針對低速風洞模型的設計特點 主要的設計約束為模型尺寸L~復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計——————

57、—————————————————————————————————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 臨界風速V及風洞大氣密度 因此取長度比kL~速度比kV和密度比k"作為基本相似比 其他的物理量的相似比例均通過這3個基本參數(shù)導出 對于金屬梁架有限元結構 涉及到的相似物理量包括模型質

58、量M~彎曲剛度EI~扭轉剛度GIp~復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計———————————————————————————————————————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 拉壓剛度EA~振動頻率! 用下標d表示物理量的量綱 長度~時間~速度~密度和質量量綱分別記為L

59、T V "和M復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計———————————————————————————————————————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 Ld=L Td=T "復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計—————————————————————————————

60、——————————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 d="(5>復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計———————————————————————————————————————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月

61、航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 Vd=V=L/T復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計———————————————————————————————————————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.

62、!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 (6>Md=M=L3復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計———————————————————————————————————————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿

63、采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 (7>相似物理量的量綱復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計———————————————————————————————————————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 "復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計——————————————

64、—————————————————————————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 EdId=/2復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計———————————————————————————————————————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!

65、第2期!2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 L2復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計———————————————————————————————————————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27N

66、o.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 >復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計———————————————————————————————————————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!倦獺險堅淆印女梅議押厄嵌三穩(wěn)訂端院腺尊呆根蓖蒂豌拙犁剖刃肝寬蕭尼腥澈倔狐豎捕蝎嘗害鯉似游屎課慕淳纜射奶漿采躥九霜棵棋鑼叭咆醛瞄鋁 L4="V2L4(8>GdI=/2復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計———————————————————————————————————————————————復合材料飛機結構低速風洞顫振模型的設計 !第27卷!第2期!2006年!!3月航!空!學!報 ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICA Vol.27No.2Mar.!

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