【ansys算例】ANSYS中国用户论文集之1航空航天 (3).pdf

2004 ANSYS 中国用户论文集
无人飞机主翼梁分析
姜年朝俞丽铨
南京模拟技术研究所 210016
[ 摘要] 用 ANSYS 软件对某型号无人机主翼梁进行强度校核,提出改进方法;从而为 ANSYS 软件在无
人机设计中应用提供了新的途径。
[ 关键词] 主翼梁 ANSYS 强度计算
Analysis about the Main Wing Spar of UAV
Jiang Nianzhao Yu Liquan 210016
Nanjing Research Institute of Simulation Technology

[Abstract] The article calculated the strength about main wing spar of a certain UAV and gave the improved
way. It also explored a new application in UAV by using the ANSYS.
[Keyword] Main Wing Spar ANSYS FEM calculation of strength
1 前言
主翼梁是无人飞机机翼结构的主要承力元件,承受飞行过程中的大部分升力和过载。翼
梁由上、下凸缘(flange)和腹板(web)组成,通常在根部与机身固接,在凸缘上和蒙皮相
连接。墙也叫做腹板,没有凸缘或只有很弱的凸缘。图 1 是典型翼梁构造。
典型的翼梁传力途径:直接作用于翼梁的气动力;从机翼传到翼肋上的气动载荷以剪流
形式传给翼梁腹板和蒙皮,翼肋引起梁的弯矩通过腹板以轴向剪流的形式传给翼梁的上、下
凸缘和腹板。
由于主翼梁为飞机机翼结构的主要承力元件,试飞前必须对翼梁进行强度计算。主要从
以下两方面:
支柱
上凸缘
下凸缘
腹板图 1 典型翼梁结构

1) 计算整根翼梁在受载荷情况下的应力和应变分布;
2) 校核梁接头、螺栓孔等关键部位的强度。
2 载荷与约束
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主翼梁螺栓孔受刚性螺栓约束;作用在机翼、尾翼等升力面上的空气动力是机翼的主要
外载荷,它是一种不均匀分布的空气压力,而这种分布是由于翼剖面的迎角和翼型的弯度所
引起,典型机翼升力沿翼展方向的升力分布如图 2。
图 2 升力分布
3 主翼梁分析模型
在对主翼梁进行分析前,首先要确定单元类型、分析方法和以及由此要进行网格划分的
特殊处理和载荷模拟。
1) 单元类型
根据模型的结构特点:单一材料,整体部件。以及本分析主要关心的是部件各处局部应
力的大小及分布等问题,因而采用实体单元来模拟。对整个实体选用了 SOLID185 号实体单
元。
2) 单元网格划分
翼梁作为一个单一匀质材料的整体部件,本分析对其进行整体网格划分,并对可能的应
力集中处做了网格细化。整个部件共划分 solid185 单元 208278 个。
3) 分析方法
在经过几次线性分析过程中,结果中翼梁局部都出现了应力屈服,为获得更加真实的模
拟结果,在随后的分析中,采用了 ANSYS 软件提供的非线性塑性分析方法。
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