复杂载荷作用下的机翼内力分析开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

机翼是飞机的重要部件之一，安装在机身上，其最主要的作用是就是产生升力。作为飞机不可缺少的一部分，同时又是极为重要的承力部位，机翼常常被用来作为飞机优化设计的首选部位。机翼的优化设计是一个涉及多领域的复杂问题，而其在不同载荷作用下的内力分析结果将为优化设计提供必要的参考意见。

在飞机实际的飞行过程中，机翼所承受的荷载往往是极其复杂的，如果单纯地使用传统的实验加理论推导的方法进行分析，那整个分析的过程将会十分漫长并且进展较为艰难，同时也难以得到较为精确的结果。但是，快速发展的计算机技术和有限元分析方法为机翼的内力分析及优化设计提供了帮助，开辟了一条新的研究分析道路。20世纪60年代以来，随着大容量、高速度计算机的出现和有限元法的发展和成熟，极大地提高了计算能力，为结构分析采用更为合理的计算模型和比较精确的计算方法提供了物质基础，出现了适用于飞机复杂结构的有限元分析方法和结构优化设计方法，使飞机结构设计从定性和初定量设计逐步发展到比较精确的定量设计和优化设计。

ansys作为一款大型通用有限元分析（fea）软件，由于其功能强大，操作简单方便，故常被用于各类工程项目之中。除了被用于简单的静态结构有限元分析，ansys程序也可以分析大型三维柔体运动。当运动的积累影响起主要作用时，可使用这些功能分析复杂结构在空间中的运动特性，并确定结构中由此产生的应力、应变和变形。目前，对机翼的内力分析，多是先建立合理的模型，再基于ansys对模型进行分析，得到必要的位移、应力、应变的近似解，从而更好地完成对于整体结构的分析。

2. 研究的基本内容与方案

在飞机实际的飞行过程中，机翼所承受的荷载往往是极其复杂的，为保证机翼在复杂载荷的作用下正常工作，需要对其进行综合的内力分析。但是，由于载荷类型和大小以及飞机型号等方面的改变对机翼内力都有一定程度影响，如果使用传统方法进行分析会浪费大量人力财力，整个分析的过程也将会十分漫长，因此需要探索一种机翼内力分析的新方法。本文拟采用理论推导和数值模拟相结合的方法对机翼内力进行对比分析和讨论，主要工作内容及采取的技术方案包括：

1）内力函数的推导：使用二维等刚度无限大板模拟二维传载结构，将单位载荷作为主动载荷作用到平板上，应用板壳理论、虚功原理等进行无限大板的位移函数推导，进而得到二维板内力函数。

2）应用数值模拟软件（ansys）对无限大板作用单位载荷的模型进行数值分析，考察不同单元类型、网格尺寸对计算结果精度的影响，得到精度最高的单元类型与网格尺寸。

3. 研究计划与安排

1-2周 查阅相关文献并翻译指定文献；

3-4周 学习相关理论知识，熟悉软件应用；

5-7周 推导单位载荷作用下无限大平板位移函数；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 刘峰，马佳，张春，喻辉.某型无人机复合材料机翼大梁准等强度设计与有限元分析[j].机械设计与制造,2015,6:59-62.

[2] 王维，王维阳.有限元截面法在外翼壁板内力计算中的应用[j].环境技术,2014,5:48-51.

[3] 张伟.a380客机气动特性分析及机翼优化设计方法研究[d].南京:南京航空航天大学,2013.