本發(fā)明涉及飛機(jī)柔性蒙皮技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種確定外切單元柔性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)縱橫方向變形量的方法。

背景技術(shù)：

變體飛機(jī)應(yīng)該在不同飛行狀態(tài)下均具有優(yōu)良的性能，因此，其結(jié)構(gòu)需要具有很好的自適應(yīng)性。而飛機(jī)的柔性蒙皮和結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)是結(jié)構(gòu)自適應(yīng)的二項(xiàng)基本技術(shù)，也是當(dāng)前變體飛機(jī)設(shè)計(jì)中的主要難點(diǎn)。到目前為止，國(guó)內(nèi)外在柔性蒙皮領(lǐng)域，申請(qǐng)人認(rèn)為熱點(diǎn)研究的柔性蒙皮主要可以歸納為三類：(1)基于柔性蜂窩的蒙皮；(2)基于波紋板的蒙皮；(3)基于高分子聚合物的蒙皮。其中：柔性蜂窩的蒙皮制造工藝復(fù)雜，成本高，而且，由于用橡膠承受面內(nèi)載荷，導(dǎo)致承載能力低；波紋板的蒙皮力學(xué)特性相對(duì)較差，主要體現(xiàn)在面內(nèi)變形量比較??；高分子化合物的蒙皮強(qiáng)度和剛度特性偏低，它不僅面內(nèi)承載能力比較小，而且法向剛度也不夠大，特別是在蒙皮形狀改變過(guò)程中，蒙皮不能承受外載的特性，極大地限制了它在變體飛機(jī)上的應(yīng)用范圍。

專利申請(qǐng)?zhí)枮椋?01620180405.2，專利名稱為：一種外切基單元柔性蒙皮組件，該專利展示了一種外切基單元柔性蒙皮組件。

然而，該專利僅僅是給予了一種結(jié)構(gòu)，并未公開(kāi)如何確定或者根據(jù)需要來(lái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)在縱橫方向的變形量的確認(rèn)。

因此，希望有一種技術(shù)方案來(lái)克服或至少減輕現(xiàn)有技術(shù)的至少一個(gè)上述缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種確定外切單元柔性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)縱橫方向變形量的方法來(lái)克服或至少減輕現(xiàn)有技術(shù)的至少一個(gè)上述缺陷。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種確定外切單元柔性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)縱橫方向變形量的方法，所述外切單元柔性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)包括多個(gè)外切單元，所述確定柔性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的縱橫方向的變形量的方法包括如下步驟：步驟1：建立外切單元的力學(xué)模型，并對(duì)外切單元的力學(xué)模型進(jìn)行模型簡(jiǎn)化；步驟2：根據(jù)外切單元中的各個(gè)參數(shù)，建立外切單元的縱橫方向變形量與各個(gè)參數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系；步驟3：建立柔性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型，所述柔性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型包括步驟1中的經(jīng)過(guò)模型簡(jiǎn)化的外切單元，對(duì)所述柔性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型進(jìn)行力學(xué)模型簡(jiǎn)化；步驟4：根據(jù)所述步驟2的函數(shù)關(guān)系以及所述步驟3中的柔性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型計(jì)算柔性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的縱橫方向的變形量。

優(yōu)選地，所述步驟1具體為：使模型中的外切單元所用結(jié)構(gòu)材料均各向同性；使模型中的外切單元符合線彈性假設(shè)；使模型中的外切單元在變形過(guò)程中只考慮彎曲變形；使模型中的外切單元在同一約束和受力狀態(tài)下，各外切單元的變形相同；使模型中的外切單元中的絲桿為剛性桿。

優(yōu)選地，所述步驟2中的建立外切單元的縱橫方向變形量與各個(gè)參數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系為：

其中，

n表示外切單元中扭簧的圈數(shù)；p表示外切單元承受的外載荷；d表示外切單元中扭簧的直徑；d表示外切單元中扭簧絲的直徑；e表示柔性結(jié)構(gòu)材料的楊氏模量。

優(yōu)選地，使柔性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型中的任何一個(gè)外切單元的結(jié)構(gòu)參數(shù)相同,使模型中的外切單元在同一約束和受力狀態(tài)下，各外切單元的變形相同。

優(yōu)選地，通過(guò)如下公式確定柔性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的縱橫方向的變形量：

其中，

uhv(n)表示整個(gè)柔性結(jié)構(gòu)的縱橫方向的變形量；n表示正方形的柔性結(jié)構(gòu)的每一邊所具有外切單元的個(gè)數(shù)；n表示外切單元中扭簧的圈數(shù)；f表示柔性結(jié)構(gòu)承受的面內(nèi)縱橫方向的總載荷，并有f＝n*p；p表示外切單元承受的外載荷；d表示外切單元中扭簧的直徑；d表示外切單元中扭簧絲的直徑；e表示柔性結(jié)構(gòu)材料的楊氏模量。

本申請(qǐng)的確定外切單元的縱橫方向的變形量的方法為外切單元在實(shí)際應(yīng)用是提供了理論基礎(chǔ)，通過(guò)本申請(qǐng)的方法能夠確定在具體工況下外切單元的結(jié)構(gòu)。

附圖說(shuō)明

圖1是本申請(qǐng)一實(shí)施例的確定外切單元柔性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)縱橫方向變形量的方法的流程示意圖。

圖2是外切單元柔性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行更加詳細(xì)的描述。在附圖中，自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“縱向”、“橫向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。

圖1是本申請(qǐng)一實(shí)施例的確定外切單元柔性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)縱橫方向變形量的方法的流程示意圖。圖2是外切單元柔性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖1所示的確定外切單元柔性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)縱橫方向變形量的方法包括以下步驟：步驟1：建立外切單元的力學(xué)模型，并對(duì)外切單元的力學(xué)模型進(jìn)行模型簡(jiǎn)化；步驟2：根據(jù)外切單元中的各個(gè)參數(shù)，建立外切單元的縱橫方向變形量與各個(gè)參數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系；步驟3：建立柔性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型，所述柔性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型包括步驟1中的經(jīng)過(guò)模型簡(jiǎn)化的外切單元，對(duì)所述柔性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型進(jìn)行力學(xué)模型簡(jiǎn)化；步驟4：根據(jù)所述步驟2的函數(shù)關(guān)系以及所述步驟3中的柔性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型計(jì)算柔性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的縱橫方向的變形量。

本申請(qǐng)的確定外切單元的縱橫方向的變形量的方法為外切單元在實(shí)際應(yīng)用是提供了理論基礎(chǔ)，通過(guò)本申請(qǐng)的方法能夠確定在具體工況下外切單元的結(jié)構(gòu)。

在本實(shí)施例中，步驟1具體為：

使模型中的外切單元所用結(jié)構(gòu)材料均各向同性；

使模型中的外切單元符合線彈性假設(shè)；

使模型中的外切單元在變形過(guò)程中只考慮彎曲變形；

使模型中的外切單元在同一約束和受力狀態(tài)下，各外切單元的變形相同；

使模型中的外切單元中的絲桿為剛性桿。

在本實(shí)施例中，步驟2中的建立外切單元的縱橫方向變形量與各個(gè)參數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系為：

其中，

n表示外切單元中扭簧的圈數(shù)；p表示外切單元承受的外載荷；d表示外切單元中扭簧的直徑；d表示外切單元中扭簧絲的直徑；e表示柔性結(jié)構(gòu)材料的楊氏模量。

在本實(shí)施例中，步驟3具體為：使柔性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型中的任何一個(gè)外切單元的結(jié)構(gòu)參數(shù)相同,使模型中的外切單元在同一約束和受力狀態(tài)下，各外切單元的變形相同。

在本實(shí)施例中，通過(guò)如下公式確定柔性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的縱橫方向的變形量：

其中，

uhv(n)表示整個(gè)柔性結(jié)構(gòu)的縱橫方向的變形量；n表示正方形的柔性結(jié)構(gòu)的每一邊所具有外切單元的個(gè)數(shù)；n表示外切單元中扭簧的圈數(shù)；f表示柔性結(jié)構(gòu)承受的面內(nèi)縱橫方向的總載荷，并有f＝n*p；p表示外切單元承受的外載荷；d表示外切單元中扭簧的直徑；d表示外切單元中扭簧絲的直徑；e表示柔性結(jié)構(gòu)材料的楊氏模量。

實(shí)施例：

以圖1為例，加以說(shuō)明，各個(gè)參數(shù)取值如下：

n＝4個(gè)；

n＝3圈；

d＝10毫米；

l＝50～100毫米；

d＝0.5毫米；

e＝210gpa(彈簧鋼材料)

帶入式(5)可得：

這里，總載荷f的單位是公斤，對(duì)應(yīng)的變形量uhv的單位是毫米。通過(guò)改變上述各個(gè)參數(shù)的數(shù)值，就可以改變?nèi)嵝怨羌艿妮d荷與變形量的關(guān)系，經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)整參數(shù)值，從而能夠達(dá)到滿足所期望的需求。

最后需要指出的是：以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制。盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。