泡沫填充可刚化机翼承力性能分析

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1、硕士学位论文泡沫填充可刚化机翼承力性能分析LOAD-BEARINGANALYSISOFFOAM-FILLEDRIGIDIZABLEWING赵字会哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：O039学校代码：10213国际图书分类号：531密级：公开工学硕士学位论文泡沫填充可刚化机翼承力性能分析硕士研究生：赵字会导师：曾凡林副教授申请学位：工程硕士学科：固体力学所在单位：航天学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:O039U.D.C:531DissertationfortheMaste

2、rDegreeinEngineeringLOAD-BEARINGANALYSISOFFOAM-FILLEDRIGIDIZABLEWINGCandidate：ZihuiZhaoSupervisor：Asso.Prof.FanlinZengAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：SolidMechanicsAffiliation：SchoolofAstronauticsDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institut

3、ion：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要无人机技术在现代军事等领域发挥着越来越大的作用，要想进一步提高无人机高空长航时的飞行能力，需要对无人机进行轻量化设计。本文以太阳能无人机机翼的轻量化设计为研究背景，对聚氨酯泡沫填充可刚化机翼的承力性能进行研究，分析机翼结构的抗弯性能。本文通过在显微镜下观察得到硬质聚氨酯泡沫材料内部孔洞的真实结构，建立研究此类闭孔泡沫材料的Kelvin等效模型，并给出研究该模型的等效力学性能；对聚氨酯泡沫材料进行拉伸、压缩及三点弯曲试验，得到该泡沫材料的应力-应变关系等力学性能。

4、利用ANSYS有限元软件对泡沫填充梁进行基于理论弹性参数与实测参数的数值模拟，并与用全站仪测得的梁弯曲试验的结果进行对比，模拟值与试验值吻合较好；使用VIC-3D非接触全场应变测量仪测得泡沫填充梁的振动频率，并进行数值模拟，模拟与试验结果符合。根据实际需求对机翼结构进行设计，按照设计的NACA0016翼型制作机翼模型，对制作的机翼模型进行弯曲试验，并与用ANSYS进行数值模拟的结果对比，对比结果比较接近；使用ANSYS中的Fluent流体软件对所设计的二维翼型进行气动性能分析，得到在一定飞行速度和攻角时翼型面上的压力和速度分布，并

5、分析了气动分布载荷下机翼的弯曲性能。关键词：聚氨酯泡沫；等效模型；泡沫填充梁；机翼结构-I-AbstractAbstractThetechnologyofunmannedaerialvehicle(UAV)playsanincreasinglyimportantroleinthemodernmilitary,inordertofurtherimprovethehigh-altitudeandlong-enduranceflightabilityoftheUAV,anditneedslightweightdesign.Thisthe

6、sisisbasedontheuseofthewingofthesolarUAV’slightweightdesign,researchingload-bearingpropertiesoffoam-filledrigidizablewing,andthenwegottheflexuralpropertiesofthewing.Theactualinnerstructureofrigidpolyurethanefoam(PUfoam)materialwasobservedbymicroscope.Basedonthis,anequ

7、ivalentmodel(Kelvinmodel)wasbulittoresearchthiskindofclosed-cellfoam,thengivingtheequivalentmachanicalpropertiestoresearchthismodel.Tensiletest,compressiontestandflexrualtestweredoneinordertogetthestress-strainofthePUfoam.Thefoam-filledbeamwassimulatedbyANSYSbasedonpa

8、rametersobtainedbytheoreticalderivationandexperimentaltest,comparingwiththetestresultsbytotalstation.Naturalfrequencyofthefo