[发明专利]基于增材制造的飞行器颤振模型设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及飞行器颤振试验技术领域，特别涉及基于增材制造的飞行器颤振模型设计方法。

背景技术

颤振问题是部分飞行器结构强度必须面对的问题之一，除进行仿真计算，风洞试验也是了解颤振特性的重要手段。对于大型飞行器，做全尺寸风洞试验，无论从成本到风洞能力到技术难度等多方面都难以实现，所以多数的颤振风洞试验是通过用颤振模型进行吹风实现的。为了真实模拟结构的结构动力学特性，通常颤振缩比模型需要模拟真实结构的刚度特性、质量特性。传统的颤振模型通常采用金属梁架、维型框、蒙皮、配重块等实现对真实结构的模拟。随着航空、航天工业的蓬勃发展，许多新的飞机结构也给颤振模型设计带来新的挑战。

发明内容

本发明提供了基于增材制造的飞行器颤振模型设计方法，包括如下步骤：

步骤一，依据真实结构的外形数据、梁、墙、肋、缘条的结构占位，在颤振模型结构中去除不提供刚度的结构，依据真实结构的材料与颤振模型的增材材料进行刚度按比例等效，确定颤振模型的结构尺寸，等效公式为E₀I₀＝nE₁I₁，其中E₀为真实结构材料弹性模量，I₀为真实结构截面惯性矩，n为真实结构与模型的刚度比，E₁为模型材料弹性模量，I₁为模型对应结构截面惯性矩；

步骤二，依据增材的材料数据计算出结构重量分布，再依据真实结构的惯性特性，计算出需要配重的重量和重心位置；

步骤三，在颤振模型的迎风位置内部，增加用于支撑和加固的局部板结构。

本发明提供的基于增材制造的飞行器颤振模型设计方法，采用增材制造技术制作基于颤振模型，能够比传统模型制作更便捷、节省劳动力，从而产生更好的经济效益。

附图说明

以下参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释和说明本发明，而不能理解为对本发明的保护范围的限制。

图1是本发明的一种示意性实施例的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。

需要说明的是：在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。

本发明提供了基于增材制造的飞行器颤振模型设计方法，颤振模型要求为：准确的外形、能够承受并传递载荷的结构、刚度等效、惯性特性等效。该设计方法包括如下步骤：

步骤一，根据真实结构的参数缩比得到颤振模型的结构参数：依据真实结构的外形数据、梁、墙、肋、缘条的结构占位，在颤振模型结构中去除不提供刚度的结构，依据真实结构的材料与颤振模型的增材材料进行刚度按比例等效，确定颤振模型的结构尺寸，例如梁、墙、肋、缘条、蒙皮的截面尺寸等。等效公式为E₀I₀＝nE₁I₁，其中E₀为真实结构材料弹性模量，I₀为真实结构截面惯性矩，n为真实结构与模型的刚度比，E₁为模型材料弹性模量，I₁为模型对应结构截面惯性矩。

步骤二，依据增材的材料数据通过软件计算出结构重量分布，再依据真实结构的惯性特性，计算出需要配重的重量和重心位置，通过增材材料密度换算成需要的配重尺寸加入到所设计的模型中。

步骤三，由于风洞试验过程中，迎风面的结构受力情况较其他位置更为严重，因此在颤振模型的迎风位置内部，增加用于支撑和加固的局部板结构，该局部板结构对整体刚度影响可忽略不计。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。