救助直升机绞车支架拓扑优化设计与分析

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1、分类号密级；代巧１０１５１ＵＤＣ：单位？乂辦乂拿全日制应用型硕±研究生学位论文救助直升机绞车支架拓扑优化设计与分析王礼判指导教师刘志杰企业导师陈羽申请学位类别工程硕±工程领域机械工程学位授予单位大连海事大学２０巧年６月分类号密级ＵＤＣ单位代码１０１５１大连海事大学工程硕±学位论文救助直升机绞车支架拓扑优化设计与分析（应用研究）王礼剑指导教师刘志＇杰职称副教授企业导师陈羽职称高级工程师学位授予单位大连海

2、事大学申请学位类别工程硕±学科（专业）机械工程论文完成日躲２０巧．Ｓ答辩日期２０１５．６答辩委员会主席－ＨｅｌｉｃｏｐｔｅｒＲｅｓｃｕｅＨｏｉｓｔＢｒａｃｋｅｔＴｏｐｏｌｏＯｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｇｙｐＤｅｓｉｎａｎｄＡｎａｌｓｉｓｇｙ乂化ｅｓｉｓＳｕｂｍｉｔｔｅｄｔｏＤａｌｉａｎＭａｒｉｔｉｍｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＩｎａｒｔｉａｌｆｕｌ巧ＵｍｅｎｔｏｆｔｈｅｒｅｕｉｒｅｍｅｎｔｓｆｏｒｔｈｅｄｅｒｅｅｏｆｐｑｇＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｉｎｅｅｒｉｎｇｇｂｙＷ

3、ａｎｇＬｉｚｈａｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｉｎｅｅｒｉｎ（ｇｇ）ＴｈｅｓｉｓＳｕｅｒｖｉｓｏｒ：ＡｓｓｏｃｉａｔｅＰｒｏｆｅｓｓｏｒＬｉｕＺＷｉｅｐｊＭａｙ２０１５大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：本论文是在导师的指导下独立进行研究Ｘ作所取得的成果，撰写成硕±，学位论文救助亩升机绞车支架巧扑优化设计与分析文除论中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中ｙ？明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表或未公开发表

4、的成果。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：３之１心、学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解大连海事大学有关保留、使用研究生学位论文的规：定，即大连海事大学有权巧留并向国家有关部口或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。同意将本学位论文收录到《中国优秀博硕±学位论文全文数据库》（中国学术期刊（光盘版）电子杂志）社、《中国学位论文全文数据库》（中国科学技

5、术信息研究所）等数据库中，并Ｗ电子出版物形式出版发行和提供信息服务。保密的论文在解密后遵守此规定。本学位论文属于：保密□巧年解密后适用本授权书。＂＂不保密请在Ｗ上方框内打Ｖ）论文作者签名；导师签名：３＾；＾［＾曰期：瓜辟如ｊ。曰中文摘耍摘要己成为现代陆一直升机、海上人命和财产救助的种重要装备。救助绞车系统一是救助直升机上的关键装备之，受力复杂，其结构设计影响救助过程中救生员和绞车手操作便利牲、安全性和可靠性。本文基于人机工程学、拓扑优化、模态分析、疲劳分析理论，利巧ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ有限元分析

6、软件，进行了绞车支架的结梅优化设ｉ卡和分析，Ｗ提高其操作便利性、动态和疲劳特性。主要内容包括：（１）在分析直升机救助过程中工况和受力特点的基础上，建立绞车及支架受，力分析模型，给出五种典型工况作为绞车及支架设计载荷工况条件，为绞车支架设计奠定基础，；基于人机工程学原理结合我国绞车手、救生员身体标准，进行绞车支架的结构尺寸及外形设汁，并利用ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ软件对其在五种典型受力工况下的结梅强度进行分析。分析结果表明，支架最大位移和应力值都发°生在载荷后偏３０工况，分别为１．２５ｍｍ和２４６．３７Ｍｐａ，均满足结构

7、要求。（２＞基于拓扑优化理论，利用ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ软件，对救助直升机绞车支奥进行巧扑优化设计。设计案例分析表明，在应力和位移满足结构要求的前提＇下１２．５％，这将有助于提高直升化飞行的气动性＼，拓扑优化后绞车支架的重量减轻能，减少飞行过程中的能耗和成本。（３）基于ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ软件，对巧扑优化后的直升机救助绞车支架进巧模态分析，，提取绞车支架前六阶固有模态和振型与直升机旋翼旋转频率进行一对比。结果表巧，六阶约束模态基频的频率为４乃．２４ＨＺ，振型为横向平面阶整２４体摆动，而旋翼的激励频率为

8、ＨＺ，绞车支架与旋翼满足不发生共振的条件。（４）弓於疲劳强度缩