【摘 要】
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柔性蒙皮中的自适应可变形结构作为满足变体飞机变后缘机翼变形以及气动要求的核心部件,其变形效能直接影响到变体飞机的结构安全性能评估及安全阈值的确定,使用镍钛合金粉末经增材制造制备的U形蒙皮支撑结构兼具面内变形能力强及面外刚度大的优点,在柔性机翼自适应变后缘蒙皮结构中具有非常好的应用前景。本文针对选择性激光融化(SLM)技术制备的U形蒙皮支撑结构开展了微孔缺陷数值模拟研究并评估该结构在柔性蒙皮中使用时
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柔性蒙皮中的自适应可变形结构作为满足变体飞机变后缘机翼变形以及气动要求的核心部件,其变形效能直接影响到变体飞机的结构安全性能评估及安全阈值的确定,使用镍钛合金粉末经增材制造制备的U形蒙皮支撑结构兼具面内变形能力强及面外刚度大的优点,在柔性机翼自适应变后缘蒙皮结构中具有非常好的应用前景。本文针对选择性激光融化(SLM)技术制备的U形蒙皮支撑结构开展了微孔缺陷数值模拟研究并评估该结构在柔性蒙皮中使用时的变形效能,具体研究内容如下:首先,针对以往对微孔缺陷的研究固化了样件中缺陷位置的问题,提出了一种在宏观尺度上使用非固定位置代表性体积元(RVE)来分析样件变形过程中微孔缺陷应力行为的方法。对样件进行CT扫描获得微孔缺陷的尺寸信息。在相同体积分数下建立了包含不同形状微孔缺陷的RVE模型,在单胞结构应力集中区域的横截面上建立了不同的空间位置,采用子模型法将非固定位置的RVE模型纳入宏观尺度构件的应力分析中,来获得在样件实际加载过程中微观孔隙的应力变化情况以及缺陷尺寸、缺陷所在位置等因素对缺陷应力的影响程度。其次,根据U形蒙皮支撑结构的构型特点,为了探究宏观缺陷对样件在实际加载时的拉伸量所带来的影响,对打印出来的样件通过人为制造缺陷并借助数字图像相关法(DIC)来进行位移对比实验。对比了不同算法在整像素搜索和亚像素插值中的计算原理和求解效率,选择使用三步搜索法和牛顿拉夫森算法以及有限元分析来对宏观缺陷周围的单胞进行位移检测与应力分析。最后,针对柔性机翼缩比部段变形效能评估需求,提出一种基于DIC技术的柔性蒙皮变形效能评估方法,该方法由两台工业相机进行散斑图像采集,并经过数字图像相关法进行相应的图像匹配,通过追踪多点的变形来确定旋转中心并以此计算出柔性蒙皮的变形角度及变形速率。为U形支撑结构在柔性蒙皮上的使用提供了技术支持。
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