超小型仿生扑翼飞行器扑翼结构有限元分析

目录

摘要 (1)

ABSTRACT (2)

0 引言 (4)

1 国内外仿生扑翼飞行器研究的发展综述 (6)

1.1 国外研究的现状 (6)

1.2 国内研究的现状 (10)

1.3 课题研究的主要内容 (11)

2 超小型仿生扑翼飞行器扑翼有限元模型的建立 (11)

2.1 有限元分析的概述 (11)

2.1.1 有限元分析的原理 (11)

2.1.2弹性力学基础 (14)

2.2 ANSYS软件的介绍 (21)

2.2.1 前处理模块PREP7 (22)

2.2.2 求解模块SOLUTION (23)

2.2.3 后处理模块POST1和POST26 (24)

2.3 扑翼有限元模型的建立 (24)

2.3.1 超小型仿生扑翼飞行器扑翼几何物理模型的建立 (25)

2.3.2 单元类型的选择 (28)

2.3.3 单元特性的定义 (30)

2.3.4 有限元网格划分 (31)

2.4 本章小结 (32)

3 超小型仿生扑翼飞行器扑翼的静态力学特性讨论 (33)

3.1 超小型仿生扑翼飞行器扑翼的结构线性静力学分析 (33)

3.2 超小型仿生扑翼飞行器扑翼的结构非线性静力学分析 (37)

3.3 初探材料特性对仿生扑翼刚度等性能的影响 (40)

3.4 本章小结 (45)

4 结论 (45)

参考文献 (47)

译文 (50)

原文说明 (60)

摘要

超小型仿生扑翼飞行器是一种模仿鸟类或昆虫飞行的新概念飞行器，在应用技术上超出了传统的飞机设计和气动力的研究范畴，同时开创了微机电系统技术（MEMS）在航空领域的应用。设计和制造具有良好动力学特性的高效仿生扑翼，是超小型仿生扑翼飞行器研究中的一个关键环节，同时也是目前非常富有挑战性的研究难题。

本文利用有限元的基础理论，对仿照蜻蜓翅翼，设计的仿生扑翼进行结构静力学等内容的分析，研究了超小型仿生扑翼飞行器扑翼的结构特性等。文中的建模、分析方法及所得结论，为超小型仿生扑翼飞行器扑翼的设计、制作和应用提供了一定的理论依据。

本文基于蜻蜓真实的翅翼样本，利用ANSYS10.0软件，分别建立了仿生扑翼1和仿生扑翼2的几何结构模型，并通过选择适当的单元类型及设定特性参数，完成三维仿生扑翼1和仿生扑翼2的有限元模型。在此基础上，对超小型仿生扑翼飞行器扑翼进行静态特性分析，分别对仿生扑翼1和仿生扑翼2进行线性和非线性力学分析，比较两种情况下结构的变形及应力等静态性能，并初步探讨了改变材料特性对仿生扑翼刚度变形的影响，总结出仿生扑翼的几何外形和结构布局以及材料都会对扑翼的刚性产生一定的影响。

关键词：超小型飞行器，仿生扑翼，有限元分析