太阳能无人机机翼颤振动力学建模与分析

太阳能无人机作为一种大展弦比轻质飞行器,其机翼的气动弹性效应显著,其中颤振问题尤为关键。此类飞机具有大尺寸和低刚度特点,通过风洞试验研究机翼颤振问题,成本高而且难度大,难以实现,因此仿真计算是分析此类飞机颤振问题的主要手段。针对国内某翼展为40米的太阳能无人机大展弦比机翼,首先对机翼有限元模型进行工程化处理,在此基础上开展结构动力学分析和颤振计算,重点计算了机翼上不同吊舱布置下的颤振速度。经过仿真计算,得到该太阳能无人机机翼颤振速度为26m/s, 满足设计要求,进一步分析表明,可以通过增加发动机连杆的长度、在发动机上增加配重以及改变吊舱在机翼上的展向站位等手段来提高此无人机的颤振速度。     

基于ANSYS/CFX耦合的机翼颤振分析

在飞行器飞行气动特性的研究中,为避免传统方法进行颤振点预测时的"准模态"假设,能够更加准确地仿真机翼在流场中的真实运动情况,根据CFD/CSD一体化设计思想,采用了ANSYS/CFX紧耦合算法,对国际标准气动弹性模型AGARD 445.6机翼作了颤振分析,验证性地研究了亚音速和跨音速颤振机理,将仿真计算结果和实验数据进行了比较.表明耦合计算所得的颤振速度和颤振频率和实验值吻合,在亚音速阶段,机翼颤振主要是机翼的弯曲扭转耦合运动引起,而跨音速阶段则主要是机翼的弯曲运动的不稳定性引起,与理论定性分析得到的结果一致,证明ANSYS/CFX全耦合的应用为求解非线性流固耦合问题提供了有效的方法.     

立方非线性二元机翼突风响应仿真研究

研究突风响应气动弹性问题,由于飞行器高速飞行,动力系统响应直接影响系统的性能,而系统结构上的非线性增加了突风响应问题的复杂程度。为分析性能,提出以经典的二元机翼为对象,通过建立三自由度二元机翼在突风下的增广状态空间运动方程,针对立方非线性刚度弹簧系统,研究各自由度采用立方结构非线性系统响应。仿真结果表明系统采用线性刚度突风只影响系统响应振幅,沉浮弹簧采用立方非线性刚度系统后系统颤振速度变小,俯仰方向和操纵面扭转弹簧采用非线性刚度后系统颤振速度增大,结果可为研究三维机翼非线性颤振提供一定的研究基础。     

复合材料机翼颤振特性的数值仿真

研究机翼振颤性能优化问题,由于复合材料机翼具有材料耦合和几何耦合的特点,传统的方法研究复合材料机翼的颤振特性比较复杂,耗时长.为解决上述问题,提出利用哈密顿原理建立了系统的运动方程,然后采用微分求积法进行离散,并编制了程序对复合材料机翼的弯扭耦合颤振速度在Matlab软件上进行了数值仿真.结果表明,微分求积法的计算结果精度高、速度快,并证明利用微分求积法分析复合材料机翼的颤振特性是可行且有效的.同时,分析了材料耦合刚度对颤振速度的影响,结果表明材料耦合刚度的绝对值稍大些才能提高机翼的颤振速度.     

大展弦比机翼非线性颤振剪裁设计新方法

针对大展弦比机翼水平弯曲模态参与耦合颤振问题,首先用考虑几何非线性的颤振分析方法研究了某大展弦比机翼的颤振特性,结果表明水平一弯模态参与耦合降低了机翼传统模式的线性颤振速度;然后研究了复合材料的铺层主刚度方向角对机翼非线性振动特性和颤振特性的影响规律,提出了大展弦比机翼非线性颤振剪裁设计的新方法.结果表明主刚度方向角的变化主要引起了水平一弯模态振型的改变,一般表现为主刚度方向角从机翼后梁向后缘偏转,该阶模态的相对扭转振型节线位置向前缘移动;反之,该节线位置后移.进一步非线性颤振分析,发现水平一弯模态振型的变化引起了该阶模态参与耦合颤振速度的明显改变,主要表现为该颤振型的颤振速度随该阶模态的相对扭转振型节线位置前移量的增加而增大.通过两个算例验证了结论的正确性.     

基于CFD-CSD耦合的机翼跨音速颤振计算

采用CFD-CSD耦合计算是预计机翼跨音速颤振特性的主流方法。以跨音速颤振国际标准模型AGARD 445.6机翼为研究对象,利用ANSYS.MFX多场耦合求解器对Euler方程进行求解来获得作用在机翼表面上的非定常气动力;对结构振动方程采用HHT方法直接数值积分以获得结构响应。通过CFD和CSD的耦合,计算了AGARD 445.6机翼的跨音速颤振特性。数值模拟结果与NASA风洞实验结果符合良好,表明利用ANSYS.MFX计算机翼跨音速颤振问题是可行的。     

前缘变配重颤振分析

为了提高某型飞机机翼颤振速度,详细探讨利用副翼前缘配重提高颤振速度的方案. 用MSC Nastran对副翼前缘进行变配重重量和位置的振动、颤振计算分析. 得到的结果有助于改善机翼的颤振特性,为机翼改进设计及飞机振动、颤振试飞提供参考.     

不可压缩流中二元机翼运动的Hopf分岔

机翼的颤振是一种典型的自激振动,它是由气动力、弹性力和惯性力的相互作用引起的一种气动弹性现象.本文研究了具有结构非线性刚度恢复力的机翼颤振的Hopf分岔问题.首先,利用连续时间的Hopf分岔显式临界准则分析了机翼颤振Hopf分岔的存在性,推导了第一李雅普诺夫系数的通项公式,为判定机翼Hopf分岔的稳定性提供了依据.其次,分析了机翼颤振退化的余维二Hopf分岔的存在性条件,得到了满足条件的双参数分岔区域.然后,推导了第二李雅普诺夫系数的通项公式并结合中心流形降阶原理和同构变换进一步分析了余维二Hopf分岔的稳定性以及其局部开折问题.最后,通过推导第三李雅普诺夫系数分析了余维三Hopf分岔中心的稳定性.     

基于MSC Nastran的优化技术

减轻结构质量对现代飞机具有极其重要的意义,进行结构优化设计可以更加合理地确定材料分布,提高材料的利用率,从而满足这一目标要求.目前,结构优化技术已广泛应用于飞机结构设计中,通过确定优化设计变量、优化区域以及响应约束,采用MSC Nastran对机翼进行优化设计,在满足强度刚度设计要求的前提下,实现结构质量最轻的设计目标.     

某大兆瓦风电机组主机架多阶段多目标优化

为解决大兆瓦风电机组主机架研发难度大、周期长的问题,采用贯穿主机架全生命周期的多阶段多目标优化方法进行研发设计.在概念设计阶段侧重于获得主机架初始构型,以机架材料分布为设计变量,以材料体积为约束条件,以各工况极限强度为目标进行拓扑优化;在详细设计阶段侧重于机架的轻量化,以主机架结构尺寸为设计变量,以疲劳性能为约束条件,...     

室内设计中灯光的艺术设计

随着人们生活质量的提高和家居环境的改善,人们对灯光的要求不再局限于照明,更多的是通过人为精心设计,使得简单的灯光表现出各种形式,给人以各种艺术感受。以灯光在室内装饰的作用为论述点,阐释了灯光装饰效果的定位以及室内灯光的艺术设计,希望能给室内灯光的设计提供借鉴。     

设计思维与产品设计

思维决定设计,设计体现思维。设计的过程就是创造的过程,产品设计离不开创造性的思维活动,设计思维必然是一种创造性思维。产品设计需要利用创造性思维激发创意火花,并需要用适当的设计语言表达出相应的解决问题的方式方法。出于产品设计的实用功能需要,最直观的形态、最简洁的产品外观无疑是表达创造性设计思维的最佳视觉语言。     

利用设计原型集成概念设计和结构设计

为了集成概念设计和结构设计,必须解决概念设计到结构设计的映射这个ICAD的瓶颈问题,文章采用基于设计原型的设计方法实现从概念设计到结构设计的映射。首先建立概念设计原型和结构设计原型,将概念设计原型和结构设计原型的信息进行分类,利用概念设计原型与结构设计原型信息之间的分类匹配关系进行原型的匹配推理,实现原型的选择与提取,完成从概念设计到结构设计的映射;再利用结构设计原型的丰富信息,从抽象的简单的概念设计信息开始,逐层利用原型,步步细化,完成产品设计。     

基于设计符号学的图标设计

为进一步探讨图标设计的识别性问题,提出了基于设计符号学的图标设计方法.该方法将图标设计分成语意、语构、语境和语用4个维度,根据设计符号学原理对图标设计与用户研究进行认知、整合上的创新,构成一个闭环式的图标设计理论模型;分析了基于设计符号学的图标设计过程,以图标代数理论为基础提出基于设计符号学的图标设计表达模型,探讨了语意和语构2个维度的重要性.采用.NET技术在Windows 7平台上构建了一个辅助图标设计过程的计算机原型系统IDAS1.0,其中包括快速设计模块、设计符号学评价模块和知识库模块.基于该系统可以实现图标方案的快速生成,构建设计知识库及获取专家的设计符号学评价,从而提高图标的设计和认知效率,验证了基于设计符号学的图标设计理论体系.     

形象设计与服饰搭配设计

形象设计是研究人的外观与造型的视觉传达艺术,综合了轮廓、造型、质地、色彩以及风格等因素的表现。它不仅包含服装、服饰、发型、化妆、体态具体内容,还涵盖了精神、文化等因素,是人、衣、形、神和谐统一。同时还是一个整体的、全面的构思与计划,并把这种构思与计划通过一定的手段完成的过程。而服饰搭配设计在其中扮演者重要角色。     

Design Families and Design Individuals

This paper discusses design families and design individuals. Phase space is introduced to complement state space. Phase transition as a generic method of generating design families is proposed and then demonstrated through an example of simple designs with one component. Based on phase transition in the biological world, a development model for complex designs (with multi-components) is established, by which different phase transitions for changing complex design families are analysed and simulated. Two concepts are drawn from the biological analogy: through gene mutation and regulation the individuals of complex design systems can be varied and searched within their state space; and by changing the interpretation process of genes, the families of such systems can be explored within their phase space.     

基于首饰产品的情感设计

在体验经济的今天,首饰产品在强调其装饰作用发挥的基础上,更多的则是作为一种表达情感和交流的方式存在。本文从产品设计的角度出发,基于用户研究和首饰佩戴环境研究,并结合相关理论以及具体实例分析了人、首饰与佩戴环境三要素之间的关系,说明首饰传达情感信息的必要性和重要性以及情感元素作用下的首饰价值的体现,同时对首饰的未来设计也起到了一定的借鉴作用。     

设计模式在架构设计中的运用

软件架构经常不能适应变化,程序员也经常觉得架构没什么用。分析引起软件架构变化的形式,可以归结为组件间交互接口和编码实现的变化;共分为4种:1)相似接口,相同功能;2)不同接口,相似功能;3)增替"实现";4)精简接口。根据不同的变化情景,运用合适的设计模式就能提高架构的适应性;同时,对程序员也更具指导意义。     

设计模式在架构设计中的运用

软件架构经常不能适应变化,程序员也经常觉得架构没什么用。分析引起软件架构变化的形式,可以归结为组件间交互接口和编码实现的变化;共分为4种：1）相似接口,相同功能;2）不同接口,相似功能;3）增替“实现”;4）精简接口。根据不同的变化情景,运用合适的设计模式就能提高架构的适应性;同时,对程序员也更具指导意义。     

情感化设计、仿生设计、符号设计辨析

科技的发展,时代的变迁,对设计中的情感化设计,仿生设计,符号设计等常用手段的影响深远,并且这三种手段已经影响了彼此。本文通过大量例证分析的方法,从研究三者之间迥异,到探析两者之间的结合,直至挖掘三者之间的结合产物,从而更好地认识和利用它们,应用于设计,创造出更好的设计,服务于生活,服务于人类,服务于社会。