CN107621251A - 一种确定柔性网状结构的纵横方向的变形量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种确定柔性网状结构的纵横方向的变形量的方法。所述确定柔性网状结构的纵横方向的变形量的方法包括以下步骤：步骤1：建立内切单元的力学模型，并对内切单元的力学模型进行模型简化；步骤2：建立内切单元的纵横方向变形量与各个参数之间的函数关系；步骤3：建立柔性网状结构的力学模型，对所述柔性网状结构的力学模型进行力学模型简化；步骤4：根据所述步骤2的函数关系以及所述步骤3中的建立柔性网状结构的纵横方向变形量与各个参数之间的函数关系本申请的确定内切单元的纵横方向的变形量的方法为内切单元在实际应用中提供了理论基础，通过本申请的方法能够确定在具体工况下内切单元的结构。

Description

一种确定柔性网状结构的纵横方向的变形量的方法

技术领域

本发明涉及飞机柔性蒙皮技术领域，特别是涉及一种确定柔性网状结构的纵横方向的变形量的方法。

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：201620176854.X，专利名称为：一种内切基单元柔性蒙皮组件，该专利展示了一种内切基单元柔性蒙皮组件。

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确定柔性网状结构的纵横方向的变形量的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，本发明提供一种确定柔性网状结构的纵横方向的变形量的方法包括如下步骤：

步骤1：建立内切单元的力学模型，并对内切单元的力学模型进行模型简化；

步骤2：根据内切单元中的各个参数，建立内切单元的纵横方向变形量与各个参数之间的函数关系；

步骤3：建立柔性网状结构的力学模型，所述柔性网状结构的力学模型包括步骤1中的经过模型简化的内切单元，对所述柔性网状结构的力学模型进行力学模型简化；

步骤4：根据所述步骤2的函数关系以及所述步骤3中的柔性网状结构的力学模型计算柔性网状结构的纵横方向的变形量。

优选地，所述步骤1具体为：

使模型中的内切单元所用结构材料均各向同性；

使模型中的内切单元符合线弹性假设；

使模型中的内切单元在变形过程中只考虑弯曲变形；

使模型中的内切单元在同一约束和受力状态下，各内切单元的变形相同；

使模型中的内切单元中的丝杆为刚性杆。

优选地，所述步骤2中的内切单元的纵横方向变形量与各个参数之间的函数关系为：

其中，

Δ_n表示内切单元的扭簧缠绕n圈的相差变形量；P表示内切单元承受的外载荷；D表示内切单元中扭簧的直径；d表示内切单元中扭簧丝的直径；E表示柔性结构材料的杨氏模量；n表示内切单元的扭簧缠绕的圈数。

优选地，所述步骤3具体为：

使柔性网状结构的力学模型中的任何一个内切单元的结构参数相同,使模型中的内切单元在同一约束和受力状态下，各内切单元的变形相同。

优选地，通过如下公式计算柔性网状结构的纵横方向的变形量：

其中，

U_hv(N)表示整个柔性网状结构的纵横方向的变形量；N表示正方形的柔性结构的每一边所具有内切单元的个数；n表示内切单元中扭簧的圈数；F表示柔性结构承受的面内纵横方向的总载荷，并有F＝N*P；P表示内切单元承受的外载荷；D表示内切单元中扭簧的直径；d表示内切单元中扭簧丝的直径；E表示柔性结构材料的杨氏模量。

通过本申请的确定柔性网状结构的纵横方向的变形量的方法可以为柔性网状结构的实际应用提供理论基础，可以根据实际需要而通过本申请的方法进行设计，通过本申请的方法能够确定在具体工况下内切单元的结构。

附图说明

图1是本申请一实施例的确定柔性网状结构的纵横方向的变形量的方法的流程示意图。

图2是柔性网状结构的结构示意图。

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。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。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。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。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，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发明和简化描述，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发明保护范围的限制。

图1是本申请一实施例的确定柔性网状结构的纵横方向的变形量的方法的流程示意图。图2是柔性网状结构中的一个内切单元的结构示意图。

如图1所示的确定柔性网状结构的纵横方向的变形量的方法包括如下步骤：步骤1：建立内切单元的力学模型，并对内切单元的力学模型进行模型简化；步骤2：根据内切单元中的各个参数，建立内切单元的纵横方向变形量与各个参数之间的函数关系；步骤3：建立柔性网状结构的力学模型，柔性网状结构的力学模型包括步骤1中的经过模型简化的内切单元，对柔性网状结构的力学模型进行力学模型简化；步骤4：根据所述步骤2的函数关系以及所述步骤3中的柔性网状结构的力学模型计算柔性网状结构的纵横方向的变形量。

本申请的确定柔性网状结构的纵横方向的变形量的方法为内切单元在实际应用是提供了理论基础，通过本申请的方法能够确定在具体工况下内切单元的结构。

在本实施例中，步骤1具体为：使模型中的内切单元所用结构材料均各向同性；使模型中的内切单元符合线弹性假设；使模型中的内切单元在变形过程中只考虑弯曲变形；使模型中的内切单元在同一约束和受力状态下，各内切单元的变形相同；使模型中的内切单元中的丝杆为刚性杆。

在本实施例中，步骤2中的内切单元结构参数关系为：

其中，

Δ_n表示内切单元的扭簧缠绕n圈的相差变形量；P表示内切单元承受的外载荷；D表示内切单元中扭簧的直径；d表示内切单元中扭簧丝的直径；E表示柔性结构材料的杨氏模量；n表示内切单元的扭簧缠绕的圈数。

在本实施例中，步骤3具体为：使柔性网状结构的力学模型中的任何一个内切单元的结构参数相同,使模型中的内切单元在同一约束和受力状态下，各内切单元的变形相同。

在本实施例中，通过如下公式确定柔性网状结构的纵横方向的变形量：

其中，

U_hv(N)表示整个柔性网状结构的纵横方向的变形量；N表示正方形的柔性结构的每一边所具有内切单元的个数；n表示内切单元中扭簧的圈数；F表示柔性结构承受的面内纵横方向的总载荷，并有F＝N*P；P表示内切单元承受的外载荷；D表示内切单元中扭簧的直径；d表示内切单元中扭簧丝的直径；E表示柔性结构材料的杨氏模量。

实施例：

以图2为例，加以说明，各个参数取值如下：

N＝5个；

n＝2圈；

D＝15毫米；

L＝75～150毫米；

d＝0.8毫米；

E＝210GPa(弹簧钢材料)

带入下列公式可得：

这里，总载荷F的单位是公斤，对应的变形量U_hv的单位是毫米。通过改变上述各个参数的数值，就可以改变柔性网状结构的载荷与变形量的关系，经过反复调整参数值，从而能够达到满足所期望的需求。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种确定柔性网状结构的纵横方向的变形量的方法，所述柔性网状结构包括多个内切单元，其特征在于，所述确定柔性网状结构的纵横方向的变形量的方法包括如下步骤：

步骤1：建立内切单元的力学模型，并对内切单元的力学模型进行模型简化；

步骤2：根据内切单元中的各个参数，建立内切单元的纵横方向变形量与各个参数之间的函数关系；

步骤3：建立柔性网状结构的力学模型，所述柔性网状结构的力学模型包括步骤1中的经过模型简化的内切单元，对所述柔性网状结构的力学模型进行力学模型简化；

步骤4：根据所述步骤2的函数关系以及所述步骤3中的柔性网状结构的力学模型计算柔性网状结构的纵横方向的变形量。

2.如权利要求1所述的确定柔性网状结构的纵横方向的变形量的方法，其特征在于，所述步骤1具体为：

使模型中的内切单元所用结构材料均各向同性；

使模型中的内切单元符合线弹性假设；

使模型中的内切单元在变形过程中只考虑弯曲变形；

使模型中的内切单元在同一约束和受力状态下，各内切单元的变形相同；

使模型中的内切单元中的丝杆为刚性杆。

3.如权利要求2所述的确定柔性网状结构的纵横方向的变形量的方法，其特征在于，所述步骤2中的内切单元的纵横方向变形量与各个参数之间的函数关系为：

其中，

Δ_n表示内切单元的扭簧缠绕n圈的相差变形量；P表示内切单元承受的外载荷；D表示内切单元中扭簧的直径；d表示内切单元中扭簧丝的直径；E表示柔性结构材料的杨氏模量；n表示内切单元的扭簧缠绕的圈数。

4.如权利要求3所述的确定柔性网状结构的纵横方向的变形量的方法，其特征在于，所述步骤3具体为：

使柔性网状结构的力学模型中的任何一个内切单元的结构参数相同,使模型中的内切单元在同一约束和受力状态下，各内切单元的变形相同。

5.如权利要求4所述的确定柔性网状结构的纵横方向的变形量的方法，其特征在于，通过如下公式计算柔性网状结构的纵横方向的变形量：

其中，

U_hv(N)表示整个柔性网状结构的纵横方向的变形量；N表示正方形的柔性结构的每一边所具有内切单元的个数；n表示内切单元中扭簧的圈数；F表示柔性结构承受的面内纵横方向的总载荷，并有F＝N*P；P表示内切单元承受的外载荷；D表示内切单元中扭簧的直径；d表示内切单元中扭簧丝的直径；E表示柔性结构材料的杨氏模量。