SMA驱动变体机翼后缘结构力学分析

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1、第47卷第6期2015年12月南京航空航天大学学报JournalofNanjingUniversityofAeronautics＆AstronauticsDOI：10．16356／j．10052615．2015．06．017SMA驱动变体机翼后缘结构力学分析王奇徐志伟(南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室，南京，210016)V01．47NO．6Dee．2015摘要：对基于形状记忆合金(Shapememoryalloy，SMA)丝驱动器的多关节变体机翼后缘模型，在指定飞行工况下结构的整体极限偏转角度是最重要的设计指标。本

2、文根据SMA驱动器的力学本构模型，建立了在控制回复状态下的SMA弹簧模型。基于N—S方程编制了2D流场求解器，并使用网格重构技术建立了后缘偏转时的多套流场网格，通过将后缘结构所受的气动载荷力矩对应施加于后缘结构的各个关节，在ANSYS静力分析模块中对后缘的偏转过程进行了数值仿真，考察了变体后缘的整体极限偏转角度。为验证仿真结果，对变体后缘结构进行了模拟加载实验。实验结果表明，本文使用的数值计算方法能够较为准确地预测变体后缘的整体极限偏转角度。关键词：测试计量技术及仪器；变体机翼后缘；形状记忆合金；N—S方程；力学分析中图分类号：V2

3、21文献标志码：A文章编号：10052615(2015)060904—07MechanicalAnalysisofMorphingWingTrailingEdgeActuatedbySMAWangQi，XuZhiwei(StateKeyLaboratoryofMechanicsandControlofMechanicalStructures，NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics，Nanjing，210016，China)Abstract：Mechanicalanalysisisimp

4、lementedonamulti—jointmorphingwingtrailingedgeactuatedbytheshapememoryalloy(SMA)wire．UtilizingthemechanicsconstitutivemodeloftheSMAwire，aSMA—springmodelisestablishedintheconditionofrecoveringundercontr01．Moreover，thefluid—struc—turecouplingmodelofthemorphingtrailingedg

5、eisusedtoevaluatethemechanicalandaerodynamicperformancesinprescribedflightconditions．Hence，aseriesofflow—fieldgridsforthedeflectedtrailingedgearebuiltbythegrid—reconstructiontechnology。BasedonN—Sequations，aflow—fieldsolverises—tablishedtoobtaintheaerodynamicloadsonenve

6、lopsofmorphingtrailingedge．Andthen，theaerody—namictorqueoneveryjointoftrailingedgeiscalculatedrespectively，andwithapplicationoftheANSYSsoftware，numericalsimulationsonthedeflectingprocessofmorphingtrailingedgeareperformed．Throughtheaboveanalysis，limitdeflectinganglesoft

7、hetrailingedgearepredicted．Finally，anexperi—mentiscarriedouttoverifythesimulationresults，andtheexperimentalresultsshowthattherepresentednumericalmethodisfeasibletopredictthelimitdeflectinganglesofmorphingtrailingedgeaccurate一1y．Keywords：measurementtechnologyandinstrume

8、nts；morphingwingtrailingedge；shapememoryal—loy；N—Sgoverningequation；mechanicalanalysis基金项目：国家自然科学基金(90716003)资助项目；十二五