[发明专利]一种考虑变形率的二维扁弹簧网状结构的确定方法

说明书

本发明公开了一种考虑变形率的二维扁弹簧网状结构的确定方法，步骤如下：建立由四根一维扁弹簧和四个圆环两者间隔且首尾相连的基本单元模型；建立柔性网状结构模型，其沿横向间隔连接M个基本单元模型和(M+1)个一维扁弹簧，沿纵向连接N个基本单元模型；推导出横向位置的一维扁弹簧的变形率与基本单元模型承受的载荷的关系式；推导出基本单元模型的变形率与基本单元模型承受的载荷的关系式；推导出柔性网状结构模型的变形率与沿纵横向柔性网状结构模型承受的总载荷的关系式，再根据基本单元模型的变形率、基本单元模型中一维扁弹簧的变形率以及基本单元模型变形后夹角三者之间的数量关系，计算出总载荷以及横向位置的一维扁弹簧的变形率。

技术领域

本发明涉及飞机柔性蒙皮技术领域，特别是涉及一种考虑变形率的二维扁 弹簧网状结构的确定方法。

背景技术

变体飞机应该在不同飞行状态下均具有优良的性能，因此，其结构需要 具有很好的自适应性。而飞机的柔性蒙皮和结构驱动是结构自适应的二项基本 技术，也是当前变体飞机设计中的主要难点。到目前为止，国内外在柔性蒙皮 领域，申请人认为热点研究的柔性蒙皮主要可以归纳为三类：(1)基于柔性蜂 窝的蒙皮；(2)基于波纹板的蒙皮；(3)基于高分子聚合物的蒙皮。其中：柔 性蜂窝的蒙皮制造工艺复杂，成本高，而且，由于用橡胶承受面内载荷，导致 承载能力低；波纹板的蒙皮力学特性相对较差，主要体现在面内变形量比较小； 高分子化合物的蒙皮强度和刚度特性偏低，它不仅面内承载能力比较小，而且 法向刚度也不够大，特别是在蒙皮形状改变过程中，蒙皮不能承受外载的特性， 极大地限制了它在变体飞机上的应用范围。

专利申请号为：201620181687.8，专利名称为：一种扁弹簧式柔性蒙皮组 件，该专利展示了一维扁弹簧与圆环相连构成的结构。

然而，该专利仅仅是给予了一种结构，并未公开如何确定或者根据需要 来进行结构在纵横方向的变形量的确认。

因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述 缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种考虑变形率的二维扁弹簧网状结构的确定方 法来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

为实现上述目的，本发明提供一种考虑变形率的二维扁弹簧网状结构的 确定方法，包括如下步骤：

步骤1：建立由四根一维扁弹簧和四个圆环两者间隔且首尾相连的基本单 元模型；

步骤2：建立由基本单元模型和一维扁弹簧组合而成的柔性网状结构模型， 该柔性网状结构模型沿横向间隔连接M个基本单元模型和(M+1)个一维扁 弹簧，沿纵向连接N个基本单元模型；

步骤3：根据一维扁弹簧的各个参数，推导出横向位置的一维扁弹簧的变 形率与基本单元模型承受的载荷的函数关系式；

步骤4：根据步骤3获得的函数关系式及基本单元模型的各个参数，推导 出基本单元模型的变形率与基本单元模型承受的载荷的函数关系式；

步骤5：根据步骤4获得的函数关系式及柔性网状结构模型中一维扁弹簧 与基本单元模型的排列方式，推导出柔性网状结构模型的变形率与沿纵横向柔 性网状结构模型承受的总载荷的函数关系式，再根据基本单元模型的变形率、 基本单元模型中一维扁弹簧的变形率以及基本单元模型变形后的夹角三者之 间的数量关系，计算出沿纵横向柔性网状结构模型承受的总载荷以及横向位置 的一维扁弹簧的变形率。

优选地是，所述步骤2具体为：

所述柔性网状结构模型所用结构材料均各向同性；

所述柔性网状结构模型符合线弹性假设；

所述柔性网状结构模型在变形过程中只考虑弯曲变形；

所述柔性网状结构模型在同一约束和受力状态下，各个一维扁弹簧的变 形相同；