發(fā)布時間：2020-11-19 08:45

　　 近年來,隨著航空工業(yè)和電子信息技術(shù)的發(fā)展,無人機(jī)技術(shù)得到快速發(fā)展,通過將共型承載天線和無人機(jī)結(jié)合,可以實(shí)現(xiàn)無人機(jī)的空中預(yù)警。但由于飛機(jī)自身重力和擾動氣流的影響,導(dǎo)致機(jī)翼的形狀發(fā)生變形,使機(jī)翼中的共型承載天線的電性能下降,影響無人預(yù)警機(jī)的偵查、預(yù)警性能。為了能夠保證共型承載天線的正常工作,需要實(shí)時的感知機(jī)翼的變形以便對天線電性能做出補(bǔ)償。本文以某型無人機(jī)機(jī)翼為研究對象,以基于應(yīng)變的偽有限元變形重構(gòu)理論為基礎(chǔ),在等截面梁變形重構(gòu)的基礎(chǔ)上,推導(dǎo)適用于變截面梁和空間梁的變形重構(gòu)方法,完成無人機(jī)機(jī)翼的變形重構(gòu)。并加工機(jī)翼試驗(yàn)件,實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證使用偽有限元法在實(shí)際應(yīng)用中對機(jī)翼變形重構(gòu)的準(zhǔn)確性。本文第一部分首先根據(jù)機(jī)翼的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),確定將機(jī)翼等效為空間梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行變形重構(gòu),該空間梁由等截面梁和變截面梁共同組成。然后以鐵木辛柯梁理論為基礎(chǔ),詳細(xì)推導(dǎo)等截面梁變形重構(gòu)的偽有限元法,并以等截面懸臂圓梁為例,通過仿真驗(yàn)證了偽有限元法對等截面梁變形重構(gòu)的效果。本文第二部分針對機(jī)翼具有變截面梁和空間梁的特點(diǎn),展開了變截面梁和空間梁變形重構(gòu)的偽有限元法的研究。針對空間梁的變形重構(gòu),通過對局部單元變形重構(gòu)方程中類剛度矩陣和類載荷向量的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,實(shí)現(xiàn)對離散單元的變形重構(gòu)方程的組集,得到空間梁全域的變形重構(gòu)的偽有限元模型。并以空間梁結(jié)構(gòu)為例,通過仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了推導(dǎo)方法的可行性。變截面梁的截面尺寸漸變,導(dǎo)致等截面梁變形重構(gòu)的位移函數(shù)和截面應(yīng)變的求解方法不適用于變截面梁的問題,根據(jù)變截面梁的截面尺寸變化函數(shù)和單元本構(gòu)關(guān)系,推導(dǎo)了適用于變截面梁變形重構(gòu)的位移函數(shù)和截面應(yīng)變求解方法,將偽有限元法擴(kuò)展到變截面梁的變形重構(gòu)。并通過仿真驗(yàn)證該方法對變截面梁變形重構(gòu)的有效性。最后,建立某型機(jī)翼的有限元模型,進(jìn)行靜力學(xué)分析。利用上述推導(dǎo)的等截面梁、變截面梁和空間梁變形重構(gòu)的偽有限元法完成了對機(jī)翼變形重構(gòu)的仿真,驗(yàn)證了使用上述方法對機(jī)翼變形重構(gòu)的有效性。通過設(shè)計加工機(jī)翼試驗(yàn)件并進(jìn)行加載實(shí)驗(yàn),利用應(yīng)變測量系統(tǒng)得到機(jī)翼表面應(yīng)變數(shù)據(jù)對變形進(jìn)行重構(gòu),并和位移測量系統(tǒng)得到的機(jī)翼變形數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,驗(yàn)證了上述推導(dǎo)的偽有限元法在實(shí)際應(yīng)用中對機(jī)翼變形重構(gòu)的適用性。
【學(xué)位單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：V279;V214.1
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
符號對照表
縮略語對照表
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 變形重構(gòu)概述
    1.3 基于應(yīng)變的變形重構(gòu)算法
        1.3.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.4 本文主要內(nèi)容
第二章 等截面梁的變形重構(gòu)
    2.1 機(jī)翼的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和模型等效
    2.2 鐵木辛柯梁理論
    2.3 等截面梁的偽有限元法
        2.3.1 偽有限元法數(shù)學(xué)模型
        2.3.2 構(gòu)造形函數(shù)
        2.3.3 計算真實(shí)截面應(yīng)變
    2.4 等截面梁的建模與仿真
    2.5 小結(jié)
第三章 空間梁結(jié)構(gòu)的變形重構(gòu)
    3.1 空間梁結(jié)構(gòu)的偽有限元法
        3.1.1 空間梁結(jié)構(gòu)分析
        3.1.2 類剛度矩陣的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換
        3.1.3 類剛度矩陣的組集
    3.2 空間梁結(jié)構(gòu)的建模與仿真
        3.2.1 空間梁結(jié)構(gòu)的有限元建模
        3.2.2 確定轉(zhuǎn)換矩陣
        3.2.3 空間梁結(jié)構(gòu)的變形重構(gòu)仿真
    3.3 空間梁結(jié)構(gòu)的變形重構(gòu)實(shí)驗(yàn)
    3.4 小結(jié)
第四章 變截面梁的變形重構(gòu)
    4.1 變截面梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
    4.2 變截面梁的位移函數(shù)
        4.2.1 等效截面剛度
        4.2.2 構(gòu)造位移函數(shù)
    4.3 變截面梁的截面應(yīng)變求解
    4.4 變截面梁的建模與仿真
    4.5 小結(jié)
第五章 機(jī)翼的變形重構(gòu)
    5.1 機(jī)翼的有限元建模與仿真
        5.1.1 機(jī)翼的有限元建模
        5.1.2 機(jī)翼的有限元仿真
    5.2 機(jī)翼模型的變形重構(gòu)與分析
        5.2.1 機(jī)翼模型的變形重構(gòu)
        5.2.2 變形重構(gòu)精度分析
    5.3機(jī)翼的變形重構(gòu)實(shí)驗(yàn)
        5.3.1 應(yīng)變測量系統(tǒng)
        5.3.2 位移測量系統(tǒng)
        5.3.3 機(jī)翼實(shí)驗(yàn)件
    5.4 實(shí)驗(yàn)設(shè)計與結(jié)果分析
        5.4.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計
        5.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
    5.5 小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
附錄
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡介

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本文編號：2889973