直升机桨叶结构参数化几何建模与剖面特性分析技术研究

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1、中图分类号TP391论文编号102870515-S181学科分类号082503硕士学位论文直升机桨叶结构参数化几何建模与剖面特性分析技术研究研究生姓名赵秋华学科、专业航空宇航制造工程研究方向数字化设计与制造指导教师张丽艳教授南京航空航天大学研究生院机电学院二Ο一五年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofMechanicalandElectricalEngineeringResearchesOnParametricG

2、eometryModelingandProfileCharacteristicsAnalysisforHelicopterBladeStructureAThesisinAerospaceManufactureEngineeringbyZhaoQiuhuaAdvisedbyProfessorZhangLiyanSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2015承诺书本人郑重声明：所呈交的学位论文，

3、是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅,可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)作者签名：日期：摘要桨叶结构几何建模是直升机设计中的重要组成部分。长期以来，一直采用从剖面描述到组件

4、工程图到三维几何模型的桨叶结构建模流程，然而，这种方法效率低，耗时长。针对这一问题，本文提出参数化方法实现桨叶组件定义，并在此基础上，对桨叶的自动化几何建模、结构剖面特性分析、结构优化设计进行研究，开发直升机桨叶结构参数化几何建模与剖面特性分析软件系统，从而支持一种新的桨叶结构几何建模与剖面特性计算方式。本论文有如下研究内容和创新点：(1)着重讨论了桨叶接头填块、翼型段大梁(文中亦称大梁)和翼型段后缘条(文中亦称后缘条)的参数化定义，基于剖面描述的方式，制定了具体的参数化定义方法，能够完整准确地表达上述组件信息。(2)对

5、于复合材料桨叶复杂的内部结构，通过合理简化并基于相应的物理意义推导出复合材料桨叶剖面扭转刚度、挥舞刚度、摆振刚度、线密度等结构特性的解析表达式。这种方式能够充分利用本文提出的桨叶组件描述方法，实现了组件描述与剖面结构特性分析的无缝集成，通过实例验证表明该方法可行、有效。(3)研究了基于参数化定义的复合材料桨叶结构优化设计方法。以组件定义参数为优化变量，以剖面结构特性为优化目标，基于iSight优化软件，实现了某模型桨叶的铺层结构优化。(4)以结构组件参数化定义方法为基础，综合应用几何造型理论及方法，实现了接头填块、翼型段

6、大梁及后缘条的自动三维几何建模。(5)自主研发了直升机桨叶结构参数化几何建模与剖面特性分析软件系统，并利用该软件系统完成了某模型桨叶结构的参数化定义、几何建模和剖面结构特性分析。关键词：直升机，桨叶，复合材料，参数化，集成，优化IABSTRACTBlade’sstructuredesignisanimportantpartofhelicopterdesign.Foralongperiod,itisbasedonsectiondescriptionwhichdecidesengineeringdrawingandthree

7、-dimensionalgeometricalmodelingoftheblade.However,thismethodleadstosomeproblems,suchaslowefficiency,poorprecision.Accordingtotheaboveproblems,thepaperproposesusingsectiondescriptiondefinescomponentsoftheblade,andonthisbasis,aseriesofresearchesonbladeautomaticgeom

8、etrymodeling,structurecharacteristicandoptimizationforbladestructurearedone.Inordertofacility,adigitalsystemisindependentlydevelopedtosupportthismethodofblades