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1、10申请公布号CN104143014A43申请公布日20141112CN104143014A21申请号201410153977722申请日20140417G06F17/5020060171申请人中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所地址110035辽宁省沈阳市皇姑区塔湾街40号72发明人唐振亮脱朝智张辉钱卫吴江鹏74专利代理机构北京慕达星云知识产权代理事务所特殊普通合伙11465代理人高原54发明名称一种无独立配重空间筒状物颤振模型设计方法57摘要本发明属于飞机设计领域，涉及一种无独立配重空间筒状物颤振模型设计方法，其特征在于，采用随形的配重进行筒状物颤振模型设计，第一，设计刚度颤振模型和目标。
2、实物频率和模态相似度在95以上；第二，设计外形颤振模型和目标实物的气动外形一致；第三，设计质量颤振模型和目标实物的质量、质心和转动惯量相似度在95以上，随形的配重代替部分设计外形。其有益效果是在兼顾了原有设计思路的同时，拓展了配重空间，增大了配重质量，使无独立配重空间筒状物颤振模型具备了设计可行性。51INTCL权利要求书1页说明书3页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图1页10申请公布号CN104143014ACN104143014A1/1页21一种无独立配重空间筒状物颤振模型设计方法，其特征在于，包括如下步骤第一，设计刚度颤振模型和目标实物频。
3、率和模态相似度在95以上；第二，设计外形颤振模型和目标实物的气动外形一致；第三，设计质量颤振模型和目标实物的质量、质心和转动惯量相似度在95以上，随形的配重代替部分设计外形。2根据权利要求1所述的无独立配重空间筒状物颤振模型设计方法，其特征在于，模型的刚度由骨架保证，在由骨架刚度和目标实物质量组合建立的有限元模型中，计算频率与目标实物的频率相似度误差在5以内，计算模态与目标实物的模态相似度即MAC值在095以上。3根据权利要求1所述的无独立配重空间筒状物颤振模型设计方法，其特征在于，颤振模型的气动外形与目标实物的气动外形一致，即维形件的关键参数直径，长度，位置，其颤振模型与目标实物完全相似。4。
4、根据权利要求1所述的无独立配重空间筒状物颤振模型设计方法，其特征在于，颤振模型和目标实物的质量、质心和转动惯量相似度误差在5以内。5根据权利要求1所述的无独立配重空间筒状物颤振模型设计方法，其特征在于，配重是随形的，其占用了原本维形件的空间，所以实际增加质量配重质量被代替的维形件质量。权利要求书CN104143014A1/3页3一种无独立配重空间筒状物颤振模型设计方法技术领域0001本发明属于飞机设计领域，涉及一种无独立配重空间筒状物颤振模型设计方法。背景技术0002在飞机设计领域，对于无独立配重空间筒状物颤振模型设计方法进行改进，一般在设计颤振模型时，设计质量即配重这一步是单独进行的，模型有。
5、独立的配重空间，需要多少配重直接在颤振模型上相应的配重点添加即可。0003以往的颤振模型设计，其缺点是需要模型的空间和质量是协调的，即有足够的配重余量又有足够的配重空间。但当模型的空间和质量不协调，尤其是配重余量过多导致配重空间不足时，按照以往的设计方法就行不通了。发明内容0004本发明的目的是提供一种无独立配重空间筒状物颤振模型设计方法，在配重余量过多导致配重空间不足时，仍然可以继续进行颤振模型设计。0005本发明的技术方案是一种无独立配重空间筒状物颤振模型设计方法，其特征在于，包括如下步骤0006第一，设计刚度模型的刚度由骨架保证，在由骨架刚度和目标实物质量组合建立的有限元模型中，计算频率。
6、与目标实物的频率相似度误差在5以内，计算模态与目标实物的模态相似度即MAC值在095以上；0007第二，设计外形颤振模型的气动外形与目标实物的气动外形一致。即维形件的关键参数直径，长度，位置，其颤振模型与目标实物完全相似；0008第三，设计质量颤振模型和目标实物的质量、质心和转动惯量相似度误差在5以内，配重是随形的，其占用了原本维形件的空间，所以实际增加质量配重质量被代替的维形件质量。0009本发明的优点是00101）配重是随形的，拓展了配重空间，增大了配重质量，使无法独立配重的筒状物颤振模型具备了设计可行性；00112）设计过程较以往没有颠覆性的改变，基本遵循以往的设计流程，对于本专业设计人。
7、员没有增加设计难度。附图说明0012附图1是本发明实施例的总体示意图，0013图中相同的阴影代表相同的材料。0014附图2是本发明实施例骨架示意图；0015附图3是本发明实施例配重示意图；0016附图4是本发明实施例维形件示意图。说明书CN104143014A2/3页4具体实施方式0017下面通过具体的实施例并结合附图对本发明作进一步详细的描述。0018一、设计刚度模型的刚度由骨架保证，如图2所示，本实例的骨架使用密度为28G/CM3的7075，表面阳极化处理，其为略小于筒状物长度的一根直杆，截面为正方形，其边长为唯一变量；两处裸露的带孔平台用于模拟与其它模型的连接，平台的尺寸以够用且不突出外。
8、形为准，可酌情设计；在计算软件上，在自由自由的工况下，在由骨架刚度和目标实物质量组合建立的有限元模型中，其第一阶固有频率与目标实物按相似比折算后的第一阶固有频率误差在5以内，其第一阶固有模态与目标实物按相似比折算后的第一阶固有模态相似度（即MAC值）在095以上，这种情况下的边长就是符合刚度设计的边长，当然，固有频率误差越小越好，固有模态相似度越趋近于1越好。0019二、设计外形模型的气动外形由维形件和配重共同来保证，如图3，4所示，但初始设计时是由维形件来保证的，配重只是替换了部分的维形件；本实例模型的维形件使用密度为04G/CM3的红松制作筒状物的筒体部分，其条纹沿着筒状物的筒身方向，使用。
9、密度为1G/CM3的层合板切割制作筒状物的突出部分。其外形由截面卡板和突出部分外形平面图来保证；其直径，长度，突出物的安装位置及形状与目标实物完全相似；制作筒状体部分时，分作对称的两半制作好，待称重、配重好之后再粘贴于骨架上，筒状体的突出部分安装于相应的位置上，上述的筒体和突出部分都完全模拟了目标实物的外形，至于两处裸露的带孔平台，当本模型与其它模型连接好后，用胶布顺着筒状外形粘好，可起到维形的作用，相当于此处也模拟了外形。0020三、设计质量模型的质量由配重来保证，如图3所示，本实例的配重使用密度为113G/CM3的铅，其外截面经过车床加工为圆形，直径与筒状物的直径相同，保证了模拟筒状物外形。
10、的精度，其内截面掏出与骨架截面相同孔，即方孔，保证与骨架的紧密接触，配重时，先确定配重点的位置，然后根据颤振模型的配重余量，其质量、质心和转动惯量的相似原则推算配重质量；具体为,目标实物经过相似比换算后，其质量为M（单位G，以下单位与此相同），沿X轴的质心为X（单位MM，以前端顶点为原点，顺筒身方向为X轴，以下单位与此相同）,绕Y轴的转动惯量为IY（单位为GMM2，以下单位与此相同），未配重的模型，测得其质量为M，沿X轴的质心为X，绕Y轴的转动惯量为IY，配重余量为，质量M0，沿X轴的质心为X0，绕Y轴的转动惯量为IY0，满足如下关系0021MMM00022MXMXM0X00023IYIYIY。
11、00024由以上三个方程可求解得配重余量的M0，X0，IY00025知道配重余量后，选取3个配重点，其质心分别为X1，X2，X3，其质量分别为M1，M2，M3，满足如下关系式0026M1M2M3M00027M1X1M2X2M3X3M0X00028M1X12M2X22M3X32IY00029由以上三个方程可求解得配重质量M1，M2，M3说明书CN104143014A3/3页50030注意，M1，M2，M3求解可能有负值，需选取合适的位置，使M1，M2，M3全为正值。本例中选取前、中、后三点作为配重点，所得配重值都为正，且质量较为均匀，非常理想。0031由于配重质量随形，所以还需要计算实际需要的配。
12、重空间，本例中就需要计算每一个配重长度，设定如下筒状物模型的直径为D，骨架截面的边长为A，则M1的长度L1满足0032D/22A2L111304M10033由此可以求出M1的长度L1，同理可求出L2和L30034据此完全可以做出三块不同长度，相同截面的铅块，粘接时，在骨架相应位置涂上胶后，将配重套于其上，骨架中间的配重由于有平台阻碍套不进去，需先将配重切成两个半圆形，在断面处涂上胶，在骨架相应位置涂上胶后，套在骨架的相应位置，粘牢晾干。之后粘接维形件时，配重所在位置的维形件切掉即可粘接。0035按以上步骤设计制作好筒状物颤振模型后，整体测得第一阶固有频率相似度误差在10以内，第一阶模态相似度在09以上，符合颤振模型设计需求。说明书CN104143014A1/1页6图1图2图3图4说明书附图CN104143014A。