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旋翼剖面结构的优化简介 刚进论坛的时候，发过帖子介绍了一下CAE（计算机辅助分析），可能是因为没有实际的内容，这个工具并不被大家所认同，今天做了个小例子，再次推介一下这种做产品设计的好工具。 案例用的旋翼翼形数据由云山乱提供，多谢！！ 对于铝质旋翼，很少见到是实心的。（暂且认为是为了减重吧）如下图 下载 (74.66 KB)旋翼剖面结构的优化简介 2008-8-17 23:05 这是某老外产的旋翼截面图，截面形式为什么是这样？他们如何确定这样的截面形式？我们是不清楚的。虽然最简单的方法就是可以直接仿制这种翼形。 但是问题在于，1）这样的翼形截面形式一定合理吗？2）我们为什么不能自己确立旋翼的结构形式？ 所以此次介绍的这个案例分析目的是找到一个质量最轻，强度与实心旋翼接近的空心旋翼截面形式。 不过请注意，由于载荷条件、边界条件以及旋翼尺寸完全为假设状态，此次分析得到的结果不具备参考作用。 步骤1： 输入翼形数据，将数据点连线，原始数据翼形宽是1，放大200倍，设定翼形宽度为200mm. (如下图）  步骤2： 建立有限元网格，绿色区为旋翼外表，红色区是结构优化的变量区。  下载 (18.03 KB)旋翼剖面结构的优化简介 2008-8-18 20:40 步骤3： 先不做截面优化，直接对实心翼做静力载荷作用下的计算，材料使用的是铝，因为是线性分析，材料参数只考虑弹性模量。（由于家里机器太慢，计算模型不能太大，只截取了很小的一段旋翼） 载荷以及约束方式（固定方式）都是假想的。 下载 (21.07 KB)旋翼剖面结构的优化简介 2008-8-18 21:25 下载 (26.17 KB)旋翼剖面结构的优化简介 2008-8-19 18:37  下图是计算后的应力分布结果. (除了采用高强度材料，在设计中改变结构形式，降低零部件应力水平，是提高产品强度和寿命的重要办法） 下载 (74.67 KB)旋翼剖面结构的优化简介 2008-8-19 18:53 当前载荷下最高应力（红色区）约为40MPa, 在做减重之后，新结构的应力结果最好不要超过40MPa 步骤4： 设定优化模型，优化目标是旋翼重量最轻，变量是图示红色区域，对于优化的约束是新结构的应力水平不超过40MPa，结构的形成考虑了挤塑方向。 (这是拓扑优化的方法，不太懂它的原理是什么，只知道怎么运用） 最终优化结果（蓝色区域可以掏空，红色区域需要有材料支撑） 下载 (34.35 KB)旋翼剖面结构的优化简介 2008-8-19 19:15 下载 (35.59 KB)旋翼剖面结构的优化简介 2008-8-19 19:18 步骤5： 根据优化结果，掏空旋翼部分材料，如下图，再做一次静力分析。 （通常这个阶段出来的设计还要考虑到制造的可行性，因为对于制造没有太多经验，就凭想象抠了一个） 下载 (37.57 KB)旋翼剖面结构的优化简介 2008-8-19 19:53 计算结果 （最高应力水平与完全实心的旋翼结果相当，40MPa左右） 结论就是这种空心的翼形截面虽然材料减轻了，但是强度在这种载荷状态下，与实心翼接近。 下载 (60.17 KB)旋翼剖面结构的优化简介 2008-8-19 19:58 再次强调一下由于这个优化设计，所采用的载荷条件，固定条件都是假设状态，所以计算出来的结果不具备参考意义。 CAE是个非常好的工具，很多试验我们都可以在没有成品的状态下做，如果哪些兄弟感兴趣，希望能和你们合作。我自诩是个工程经验丰富的工程师。 因为没有场地，没有制造设备，要造出真正的旋翼机，对我来讲还很遥远。所以做这件事对我来讲也算是再造自己的旋翼机吧。 [此贴子已经被作者于2008-8-19 20:26:04编辑过] EM9nUv25.jpg (18.14 KB) 下载次数:7 2008-8-17 22:58 旋翼剖面结构的优化简介 6PUMZhMJ.jpg (72.5 KB) 下载次数:1 2008-8-18 21:45 旋翼剖面结构的优化简介