路林华 姜年朝 王克选 张逊

摘要：

基于慣性释放理论，对某型无人直升机的整机强度和刚度进行仿真。与传统计算方法相比，惯性释放法能有效避免边界条件对结构传力路径的影响，更加精确地反映结构的真实应力情况。根据直升机的结构和载荷特点，总结虚约束的施加方法，使结构的变形状况更加直观、真实。该方法可以为相似结构直升机的刚度分析提供参考。

关键词：

无人直升机； 惯性释放； 虚约束； 强度； 刚度

中图分类号： V2111.47

文献标志码： B

Finite element analysis on unmanned helicopter

based on inertia relief

LU Linhua， JIANG Nianzhao， WANG Kexuan， ZHANG Xun

（Nanjing Research Institute of Simulation Technology， Nanjing 210016， China）

Abstract：

The strength and stiffness of a unmanned helicopter is simulated based on inertia relief theory. Compared with the traditional calculation method， the influence of boundary conditions on transmission path of structure can be avoided by inertia relief method. The real stress situation of structure can be reflected more accurately. According to the structure and load characteristics of the helicopter， a method of applying virtual constraint is summarized， which makes the structure deformation more visually and exactly. The method can provide reference for the stiffness analysis of the helicopters with similar structure.

Key words：

unmanned helicopter； inertia relief； virtual constraint； strength； stiffness

收稿日期： 2017-12-25

修回日期： 2018-01-22

作者简介：

路林华（1989—），男，山东济宁人，工程师，硕士，研究方向为无人直升机的振动与强度分析，（E-mail）llh1714@126.com

0 引 言

强度和刚度是直升机设计的基本要素，整机强度和刚度是否满足要求，直接影响直升机的飞行安全。因此，对直升机的强度和刚度进行准确分析是直升机设计过程中十分重要的环节。

在通常情况下，对稳定状态中的结构进行静力分析需要足够的约束，使结构处于静定或超静定状态，即结构不存在刚性位移，否则计算求解会因为矩阵奇异而失败。在实际情况中，很多在工作状态下的结构存在刚性位移，甚至处于自由状态的物体，比如轨道中的卫星、航行中的舰船、飞行中的飞机等。对于这些结构的静力分析主要有近似约束和惯性释放2种方法。前者是人为假定一种约束条件，使结构满足静力分析的条件，可通过简单的试验验证，应用较广泛。然而，假定约束并没有实际的物理意义，约束带来的反作用力会改变结构真实的传力路径，引起应力集中、变形失真等问题，并且假定约束的施加往往依赖工作经验，不满足结果唯一性的要求。……