直升机复合材料桨叶铺层三维几何建模方法

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1、第31卷第1期2010年1月航空学报ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICAVoI．31No．1Jan．2010文章编号：1000—6893(2010)01—0191—07直升机复合材料桨叶铺层三维几何建模方法杨建灵1，张丽艳1，周少华2，方永红2，黄文俊2(1．南京航空航天大学江苏省微细与精密制造技术工程研究中心，江苏南京210016)(2．中国直升机设计研究所，江西景德镇333001)GeometricModelingofCompositeHelicopterRotor

2、BladePliesYangJianlin91，ZhangLiyanl，ZhouShaohua2，FangYonghon92，HuangWenjun2(1．JiangsuEngineeringResearchCenterofPrecisionandMiero-ManufacturingTechnology，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)(2．ChineseHelicopterResearchandDev

3、elopmentInstitute，Jingdezhen333001，China)摘要：针对直升机复合材料桨叶铺层几何建模过程中存在的效率低、工作繁琐重复等问题，提出了一种桨叶铺层三维几何建模方法。首先系统归纳了典型的桨叶铺层类型，提出了一种面向复合材料铺层几何建模的铺层信息参数化表达方案，并通过一个智能向导引导设计人员对各铺层进行定义和描述，在此基础上由软件算法自动生成桨叶铺层设计表格；根据桨叶理论外形和桨叶铺层设计表格，通过铺层区域裁剪复制和分片逐次等距方法构造桨叶当前铺层几何模型，并实现整个桨叶铺

4、层几何模型的自动生成。通过实例验证表明，该方法能够快速、高效地实现复合材料桨叶铺层的三维几何建模。关键词：直升机；复合材料；旋翼；蒙皮；几何建模中图分类号：TP391．72}V275+．1文献标识码：AAbstract：Toimprovetheefficiencyofthegeometricmodelingofcompositepliesinhelicopterrotorblades，amethodispresented．First，thetypicaltypesofthebladepliesaresu

5、mmarizedsystematically．Aparametriccompositeplyrepresentationschemeisproposed．Designerscanspecifytheplybyanintelligentwizard，whichcontainsaprogramforconvertingtheuser-specifiedparametersofeachplyintoaplydesigntable．Then，ac—cordingtOthebladeprofileandthepl

6、ydesigntable，ageometricmodeloftheplyisconstructedbyduplicatingthecurrent-ply-coveredregionfromthelastplysurfaceandoffsettingitbyathicknessoftheply．Thegeomet—ricmodelingprocessofthewholebladecanbeautomaticallycompletedlayerbylayerinthisway．Experimen—talre

7、sultsdemonstratethatth．eproposedmethodcancompletethegeometricmodelingofcompositebladepliesefficiently．Keywords：helicopters；compositematerials；rotors；skin；geometricmodeling桨叶是直升机中的重要部件。由于复合材料具有比强度高、比模量大、可设计性好、抗疲劳性能好以及结构破损安全性好等优良性能[1]，因此现代直升机旋翼桨叶普遍采用复合材料。复

8、合材料按增强方式分类可分为颗粒增强复合材料和纤维增强复合材料。桨叶蒙皮通常选用纤维增强复合材料。由于复合材料可设计性好，因此常常通过多种多样的桨叶蒙皮铺层形式，来达到桨叶结构、强度以及调频性能的要求。复合材料为桨叶带来优良性能的同时也使得桨叶结构更为复杂。在近20年中，研究者们建立了多个复合材料桨叶结构模型，例如，J．L．walsh等[2]使用的各向同性的薄壁梁模型，E．Smith收稿日期：2008—12—01；修订日期：2009—04—0