[發明專利]一種未知剛度分布的翼舵面全彈性模型設計方法

有效

• 申請號: 202010152241.3
• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN111428399B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發明（設計）人: 侯英昱;呂計男;劉子強
• 申請（專利權）人: 中國航天空氣動力技術研究院
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/15;G06F119/14
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 李晶堯

1.一種未知剛度分布的翼舵面全彈性模型設計方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟一、在原有翼舵模型的側面設置5組節點；每組節點包括2個節點，對原有翼舵模型進行加載，測量獲得在加載載荷下翼舵模型各節點的變形量；

步驟二、有限元建立翼舵平板模型，包括平板翼面(1)和固定結構(2)；

步驟三、在平板翼面(1)按步驟一的位置設置5組節點；并按步驟一的方式加載，分別調整10個節點的彈性模量和泊松比；實現在加載載荷下各點的變形量與步驟一相同；獲得與原有翼舵模型相同的剛度分布；

步驟四、將原有翼舵模型每組2個節點之間連線，將原有翼舵模型分為4個分段；測量每個分段的彈性模量E_原有；測量每個分段的截面慣性矩I_原有；測量每個分段的剪切模量G_原有；測量每個分段的極慣性矩J_原有；

將平板翼面(1)的每組2個節點之間連線，將平板翼面(1)分成相同的4個分段；根據彎曲剛度方程和扭轉剛度方程，對平板翼面(1)的4個分段進行調整；

步驟五、將調整后的翼舵平板模型作為實際翼舵模型骨架；并在平板翼面(1)的外部包覆泡沫(8)；構建完整的實際翼舵模型。

2.根據權利要求1所述的一種未知剛度分布的翼舵面全彈性模型設計方法，其特征在于：所述步驟一中，在加載載荷下翼舵模型各節點的變形量的獲得方法為：

S1、在原有翼舵模型的側面，沿從原有翼舵模型根部至頂部的展向方向均勻設置5組節點；每組節點包括2個節點；2個節點對稱設置，且其中1個節點設置在原有翼舵模型的前緣處，另1個節點設置在原有翼舵模型的后緣處；

S2、隨機選取原有翼舵模型頂部一組節點中的1個節點懸掛砝碼；測量10個節點在加載砝碼重量后的變形量；首次懸掛砝碼重量為7N；

S3、重復3-6次S2；獲得各節點在不同載荷下對應的變形量；每次懸掛砝碼的位置不同，且每次懸掛位置位于首次懸掛位置附近；每次懸掛砝碼的重量增加1N。

3.根據權利要求2所述的一種未知剛度分布的翼舵面全彈性模型設計方法，其特征在于：所述步驟二中，平板翼面(1)為板狀結構；平板翼面(1)豎直放置；固定結構(2)固定安裝在平板翼面(1)的底端。

4.根據權利要求3所述的一種未知剛度分布的翼舵面全彈性模型設計方法，其特征在于：所述步驟三中，調整10個節點的彈性模量和泊松比的方法為：

S1、按照步驟一的加載位置和加載載荷對翼舵平板模型進行加載；調整平板翼面(1)根部2個節點(4)的彈性模量和泊松比；實現根部2個節點(4)的變形量與原有翼舵模型根部的2個節點變形量相同；

S2、按照步驟一的加載位置和加載載荷對翼舵平板模型進行加載；調整平板翼面(1)頂部2個節點(3)的彈性模量和泊松比；實現頂部2個節點(3)的變形量與原有翼舵模型頂部的2個節點變形量相同；

S3、按照步驟一的加載位置和加載載荷對翼舵平板模型進行加載；調整平板翼面(1)中部6個節點(9)的彈性模量和泊松比；實現中部6個節點(9)的變形量與原有翼舵模型中部6個節點變形量相同。

5.根據權利要求4所述的一種未知剛度分布的翼舵面全彈性模型設計方法，其特征在于：所述步驟四中，對平板翼面(1)的4個分段進行調整的具體方法為：

根據彎曲剛度方程E_原有×I_原有＝E_模型×I_模型，調整I_模型實現等式成立；

根據扭轉剛度方程G_原有×J_原有＝G_模型×J_模型，調整J_模型實現等式成立；

式中，E_模型為平板翼面(1)分段的彈性模量，為建模固定值；

I_模型為平板翼面(1)分段的截面慣性矩，可調；

G_模型為平板翼面(1)分段的剪切模量，為建模固定值；

J_模型為平板翼面(1)分段的極慣性矩，可調。