一种基于预应力技术的颤振模型及其设计方法

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一种基于预应力技术的颤振模型及其设计方法
申请号	CN201910824567.3	申请日	2019-09-02	公开(公告)号	CN110595728B	公开(公告)日	2021-07-09
申请人	中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所;			发明人	王赫喆; 于佳鑫; 吴江鹏; 王标; 苍峰;
摘要	本申请属于气动弹性力学领域，特别涉及一种基于预应力技术的颤振模型及其设计方法。模型包括：梁架(2)、预应力钢丝(1)以及木框。所述梁架(2)上设置有凸台(3)，所述凸台(3)上开设有通孔；所述预应力钢丝(1)穿过所述通孔安装在所述凸台(3)上；所述木框单点粘接在所述梁架(2)上。本申请的基于预应力技术的颤振模型及其设计方法，通过有限元计算和预应力钢丝来设计颤振模型，满足变参要求；通过预应力钢丝两端的螺纹连接和引伸计控制实际模型的预应力大小，设计出的颤振模型结构简单，增加了模型的刚度变参能力，节约刚度变参的成本。
权利要求	1.一种基于预应力技术的颤振模型设计方法，其特征在于，所述基于预应力技术的颤振模型，包括：梁架（2），所述梁架（2）上设置有凸台（3），所述凸台（3）上开设有通孔；预应力钢丝（1），所述预应力钢丝（1）穿过所述通孔安装在所述凸台（3）上；木框，所述木框单点粘接在所述梁架（2）上；所述基于预应力技术的颤振模型设计方法，包括：S1、确定颤振模型承力结构的布局，所述承力结构为梁架（2）； S2、根据颤振模型承力结构的布局建立有限元模型； S3、在有限元模型中的梁架（2）上设置用于安装预应力钢丝（1）的凸台（3）； S4、在S3中的有限元模型中的梁架（2）上安装预应力钢丝（1），并通过增减预应力钢丝（1）的数量，更换预应力钢丝（1），或者调整预应力值，满足变参要求； S5、根据S4中的有限元模型进行三维模型设计，加工梁架（2）实物模型； S6、测试梁架（2）的模态特性； S7、在梁架（2）上安装预应力钢丝（1），并调整预应力钢丝（1）的预应力值； S8、测试具有预应力钢丝（1）的梁架（2）的模态特性，若模态特性不满足要求，则返回S7； S9、安装木框。 2.根据权利要求1所述的基于预应力技术的颤振模型设计方法，其特征在于，S4中，所述调整预应力值的方式为：在所述预应力钢丝（1）的两端设置螺纹杆段，所述螺纹杆配合螺母安装在凸台（3）上，通过连接螺母来调整预应力值。 3.根据权利要求1所述的基于预应力技术的颤振模型设计方法，其特征在于，S7中，安装预应力钢丝（1）时，在预应力钢丝（1）与梁架（2）接触的部位涂抹润滑油。 4.根据权利要求1所述的基于预应力技术的颤振模型设计方法，其特征在于，S9中，所述木框留有所述预应力钢丝（1）穿过的孔，保证吹风过程中所述木框和所述预应力钢丝（1）之间没有相互接触。
说明书全文	一种基于预应力技术的颤振模型及其设计方法技术领域 [0001] 本申请属于气动弹性力学领域，特别涉及一种基于预应力技术的颤振模型及其设计方法。背景技术 [0002] 在航空航天领域，会通过设计与飞行器相似的风洞模型进行风洞颤振试验，以确保飞行器颤振安全。 [0003] 目前，低速风洞颤振试验的模型设计主要有以下两种结构形式，一是以梁架为主承力构件，梁架上单点粘接木框，木框上粘贴宣纸进行维形，此方式主要用于低速风洞模型；二是以板材为承力构件，板材在翼面不同部位的厚度不同，上面粘接泡沫进行维形。以上两种方式，在改变刚度研究时，均有一定的限制，如仅能更改翼面根部弹簧片刚度，或更改舵面连接刚度，而在最初的方案研究阶段，往往需要在更多部位进行刚度变参研究，如某一梁或某一肋的刚度，或者整体弯曲刚度等，按照传统的结构形式难以在同一模型实现变参，需要另外加工模型，当刚度变参数量多时，在经费方面往往难以接受。 [0004] 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 [0005] 本申请的目的是提供了一种基于预应力技术的颤振模型及其设计方法，以解决现有技术存在的至少一个问题。 [0006] 本申请的技术方案是： [0007] 本申请的第一个方面提供了一种基于预应力技术的颤振模型，包括： [0008] 梁架，所述梁架上设置有凸台，所述凸台上开设有通孔； [0009] 预应力钢丝，所述预应力钢丝穿过所述通孔安装在所述凸台上； [0010] 木框，所述木框单点粘接在所述梁架上。 [0011] 可选地，所述预应力钢丝的两端设置有螺纹杆段，所述预应力钢丝穿过所述凸台的通孔后通过螺母安装在所述凸台上。 [0012] 可选地，所述预应力钢丝包括不同粗细的多个。 [0013] 可选地，所述预应力钢丝与所述梁架的接触部位涂抹有润滑油。 [0014] 可选地，所述木框留有所述预应力钢丝穿过的孔，保证吹风过程中所述木框和述预应力钢丝之间没有相互接触。 [0015] 可选地，所述预应力钢丝在所述梁架的弦平面两侧对称布置。 [0016] 本申请的第二个方面提供了一种基于预应力技术的颤振模型设计方法，包括： [0017] S1、确定颤振模型承力结构的布局，所述承力结构为梁架； [0018] S2、根据颤振模型承力结构的布局建立有限元模型； [0019] S3、在有限元模型中的梁架上设置用于安装预应力钢丝的凸台； [0020] S4、在S3中的有限元模型中的梁架上安装预应力钢丝，并通过增减预应力钢丝的数量，更换预应力钢丝，或者调整预应力值，满足变参要求； [0021] S5、根据S4中的有限元模型进行三维模型设计，加工梁架实物模型； [0022] S6、测试梁架的模态特性； [0023] S7、在梁架上安装预应力钢丝，并调整预应力钢丝的预应力值； [0024] S8、测试具有预应力钢丝的梁架的模态特性，若模态特性不满足要求，则返回S7； [0025] S9、安装木框。 [0026] 可选地，S4中，所述调整预应力值的方式为： [0027] 在所述预应力钢丝的两端设置螺纹杆段，所述螺纹杆配合螺母安装在凸台上，通过连接螺母来调整预应力值。 [0028] 可选地，S7中，安装预应力钢丝时，在预应力钢丝与梁架接触的部位涂抹润滑油。 [0029] 可选地，S9中，所述木框留有所述预应力钢丝穿过的孔，保证吹风过程中所述木框和所述预应力钢丝之间没有相互接触。 [0030] 发明至少存在以下有益技术效果： [0031] 本申请的基于预应力技术的颤振模型，结构简单，增加了模型的刚度变参能力，节约刚度变参的成本。附图说明 [0032] 图1是本申请一个实施方式的基于预应力技术的颤振模型示意图。 [0033] 其中： [0034] 1‑预应力钢丝；2‑梁架；3‑凸台。具体实施方式 [0035] 为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。 [0036] 在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。 [0037] 下面结合附图1对本申请做进一步详细说明。 [0038] 在本申请的第一个方面提供了一种基于预应力技术的颤振模型，包括：梁架2、预应力钢丝1以及木框。 [0039] 具体的，梁架2上设置有凸台3，凸台3上开设有通孔；预应力钢丝1穿过通孔安装在凸台3上；木框单点粘接在梁架2上。 [0040] 在本申请的一个实施方式中，通过在预应力钢丝1的两端设置螺纹杆段，预应力钢丝1穿过凸台3的通孔后，通过螺母将其安装在端部的凸台3上。本实施例中，预应力钢丝1应在梁架2弦平面两侧均有布置，防止单侧布置出现翼面弯曲变形。有利的是，在预应力钢丝1 与梁架2的接触部位涂抹有润滑油。 [0041] 在本申请的一个实施方式中，预应力钢丝1包括不同粗细的多个，通过增减安装预应力钢丝1的数量、更换不同粗细的预应力钢丝1或者调整预应力钢丝1预应力值可以调整刚度大小。 [0042] 在本申请的一个实施方式中，安装维形木框时，木框留有预应力钢丝1穿过的孔，保证正常吹风过程中木框和预应力钢丝1之间没有相互接触，防止产生摩擦。 [0043] 在本申请的第二个方面还提供了一种基于预应力技术的颤振模型设计方法，包括： [0044] S1、确定颤振模型承力结构的布局，承力结构为梁架2； [0045] S2、根据颤振模型承力结构的布局建立有限元模型； [0046] S3、在有限元模型中的梁架2上设置用于安装预应力钢丝1的凸台3； [0047] S4、在S3中的有限元模型中的梁架2上安装预应力钢丝1，并通过增减预应力钢丝1的数量，更换预应力钢丝1，或者调整预应力值，满足变参要求；梁架2上需要改变刚度的梁或肋可以通过增减预应力钢丝1的数量，更换粗细不同的预应力钢丝1，或者调整预应力值来调整刚度；本实施例中，调整预应力值的方式为：在预应力钢丝的两端设置螺纹杆段，螺纹杆配合螺母安装在凸台上，通过连接螺母来调整预应力值的大小； [0048] S5、根据S4中的有限元模型进行三维模型设计，加工梁架2实物模型； [0049] S6、测试梁架2的模态特性；通过模态测试试验测试未安装预应力钢丝1的梁架2的固有频率、振型和阻尼等模态特性； [0050] S7、在梁架2上安装预应力钢丝1，并调整预应力钢丝1的预应力值；通过引伸计测量预应力值，在预应力钢丝1与梁架2接触的部位涂抹润滑油；本步骤中，在安装预应力钢丝 1时，可以增减应力钢丝1的数量以及更换不同的预应力钢丝1； [0051] S8、测试具有预应力钢丝1的梁架2的模态特性，若模态特性不满足要求，则返回S7；通过模态测试试验测试安装预应力钢丝1的梁架2的固有频率、振型和阻尼等模态特性，若模态特性不符合要求，返回S7中，继续调整所安装的预应力钢丝1，或者调整模型的预应力值，进一步测量模态特性，直至满足要求； [0052] S9、安装木框，在木框上留有预应力钢丝1穿过的孔，保证正常吹风过程中木框和钢丝之间没有相互接触，防止产生摩擦。 [0053] 本申请的基于预应力技术的颤振模型及其设计方法，通过有限元计算和预应力钢丝来设计颤振模型，满足变参要求；通过预应力钢丝两端的螺纹连接和引伸计控制实际模型的预应力大小，设计出的颤振模型结构简单，增加了模型的刚度变参能力，节约刚度变参的成本。 [0054] 以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。