基于复合材料与结构布局的加筋悬臂板气动弹性剪裁：参数化研究
流体动力学
2023-11-03 v1
摘要
本文研究了采用复合材料与新型结构布局的加筋悬臂板的气动弹性。进行了全面的参数化研究以确定不同设计参数对气动弹性边界的影响。设计参数包括板后掠角、铺层方向、桁条截面和桁条后掠角。使用 Nastran 进行气动弹性分析，并利用 Matlab 实现流程自动化。板结构采用层合板单元建模，而桁条采用欧拉-伯努利梁单元建模。非定常气动力载荷采用偶极子格网法（DLM）建模，结构与气动网格通过无限平板面（IPS）样条连接。进行了网格敏感性分析以确保气动与结构网格的精细度。研究结果表明采用前掠（Fw）桁条的优势，因为与无后掠桁条情况相比，其使颤振速度提高近 38% 并防止发散。此外，静气动弹性分析表明，采用 Fw 前掠桁条可有效降低平均翼尖位移与翼尖扭角。鉴于 T 形桁条对板总质量影响较小，推荐其用于加筋板。在某些构型中，相较于材料效应（铺层方向），结构布局对气动弹性不稳定性的影响要大得多。然而，结果表明在某些情形下需将二者结合以获得均衡的洗入与洗出效应。
引用
@article{arxiv.2311.00781,
title = {Aeroelastic tailoring of stiffened cantilever plate using composites and structural layouts: A parametric study},
author = {Bara'ah Fraihat and Rafic Ajaj},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.00781},
year = {2023}
}
备注
Submitted to the Aeronautical Journal, Royal Aeronautical Society, 20 pages, 21 figures