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旋翼是直升机最主要的部件之一,并决定了直升机的性能好坏。如今复合材料大量应用于旋翼桨叶。
本文对复合材料矩形梁(单矩形梁与双矩形梁)和D型梁的分析进行了推导。桨叶剖面模型的推导是按照VlaSov定理封闭薄壁结构进行的。复合材料各向异性的性质引入了弹性耦合如:挥舞-扭转耦合(挥扭耦合)、摆振-扭转耦合(摆扭耦合)以及拉伸-扭转耦合(拉扭耦合)。为了对复合材料桨叶进行动力学特性分析,本文将桨叶模拟成一个能够有挥舞弯曲、摆振弯曲、弹性扭转和弹性拉伸的中等变形梁。梁单元拥有十五个自由度,其中包含了两个边界节点和三个内部节点。
本文对几种不同铺层角的桨叶的固有频率与振型进行计算分析。其中包括无耦合铺层构型、四种正负对称耦合构型以及有拉扭耦合的反对称铺层构型。桨叶负扭转角所引起的桨叶结构耦合以及桨根偏置量桨叶固有频率的影响也于文中进行计算分析。