[發(fā)明專利]基于超高速下飛行器的梁結(jié)構(gòu)提高氣動(dòng)彈性穩(wěn)定性設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010072905.5
• 申請日: 2020-01-21
• 公開（公告）號: CN111310315B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋智廣;孫禹晗;李鳳明
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 時(shí)起磊

1.基于超高速下飛行器的梁結(jié)構(gòu)提高氣動(dòng)彈性穩(wěn)定性設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、根據(jù)梁結(jié)構(gòu)在超高速飛行中的實(shí)際使用需求，設(shè)計(jì)梁結(jié)構(gòu)基本尺寸；基本尺寸包括梁結(jié)構(gòu)的長度L、寬度b、厚度h，同時(shí)確定材料屬性和材料參數(shù)，材料屬性為鋼，材料參數(shù)包括彈性模量E₀和密度ρ₀；

步驟二、確定梁結(jié)構(gòu)參數(shù)及材料參數(shù)后，在確定的氣動(dòng)力作用下，利用MATLAB仿真軟件編程仿真，得到均勻梁的發(fā)生顫振階數(shù)及顫振邊界；

步驟三、基于均勻梁的發(fā)生顫振階數(shù)和顫振邊界，通過附加集中質(zhì)量法、彈簧約束法或軸向功能梯度材料設(shè)計(jì)法來提高梁結(jié)構(gòu)的氣動(dòng)彈性穩(wěn)定性；

所述步驟三中通過附加集中質(zhì)量法提高梁結(jié)構(gòu)氣動(dòng)彈性穩(wěn)定性具體過程為：

在梁上附加集中質(zhì)量，通過改變集中質(zhì)量塊的質(zhì)量m_c和位于梁上的位置x_m的值來觀察其振動(dòng)邊界的變化，得到集中質(zhì)量對結(jié)構(gòu)顫振行為的影響規(guī)律并確定最優(yōu)的m_c和x_m；利用附加集中質(zhì)量進(jìn)行設(shè)計(jì)：

在MATLAB程序中通過不斷改變集中質(zhì)量塊的質(zhì)量m_c和集中質(zhì)量塊位于梁上的位置x_m的取值，從仿真結(jié)果中觀察其顫振階數(shù)及顫振邊界的變化，找到使梁結(jié)構(gòu)顫振邊界最大的m_c和x_m組合；

所述步驟三中通過彈簧約束法提高梁結(jié)構(gòu)氣動(dòng)彈性穩(wěn)定性具體過程為：

分別通過改變彈簧彈性系數(shù)k_c和彈簧約束位置x_s的值，觀察其顫振邊界的變化，并確定最優(yōu)的彈性系數(shù)k_c和彈簧約束位置x_s；利用彈簧約束使整個(gè)梁分成兩個(gè)自跨進(jìn)行設(shè)計(jì)：

在MATLAB程序中通過不斷改變彈性系數(shù)k_c和彈簧約束位置x_s的取值，從仿真結(jié)果中觀察其顫振階數(shù)及顫振邊界的變化，找到使梁結(jié)構(gòu)顫振邊界最大的k_c和x_s組合；

所述步驟三中通過軸向功能梯度材料設(shè)計(jì)法提高梁結(jié)構(gòu)氣動(dòng)彈性穩(wěn)定性具體過程為：

在原有的第一種設(shè)計(jì)材料的基礎(chǔ)上，加入第二種不同彈性模量和密度的材料，兩種材料的體積分?jǐn)?shù)沿軸向變化，具體表現(xiàn)為；設(shè)計(jì)模量軸向功能梯度模型，以函數(shù)形式表現(xiàn)為：

其中，p_x為常數(shù)，V(x)表示第一種材料在梁位置x所占的體積分?jǐn)?shù)，V₁表示第一種材料在x＝0的體積分?jǐn)?shù)，V₂表示第一種材料在x＝x_m時(shí)的體積分?jǐn)?shù)。