[发明专利]用于弹性机翼气动弹性风洞试验中结构弯矩动态标定方法在审

专利信息
申请号: 202111632294.6 申请日: 2021-12-28
公开(公告)号: CN114689265A 公开(公告)日: 2022-07-01
发明(设计)人: 王昕江;刘子强;季辰;付志超 申请(专利权)人: 中国航天空气动力技术研究院
主分类号: G01M9/06 分类号: G01M9/06;G01M9/08
代理公司: 北京思创大成知识产权代理有限公司 11614 代理人: 张立君
地址: 100074 *** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 用于 弹性 机翼 气动 风洞试验 结构 弯矩 动态 标定 方法
【权利要求书】:

1.一种用于弹性机翼气动弹性风洞试验中结构弯矩动态标定方法,其特征在于,包括:

步骤1:确定所述弹性机翼待测载荷截面,并在截面处粘贴应变片;

步骤2:将所述弹性机翼固连在地面支撑机构上;

步骤3:确定地面标定时的激励力的频率范围、激励力的幅值,并设定激励力的频率变化步长;

步骤4:以所述步骤3中确定的所述激励力频率范围和所述激励力幅值为约束,使用激振器以定频定幅的正弦力激励所述弹性机翼,从而向所述弹性机翼待测载荷截面施加正弦弯矩,记录所述应变片所测量的应变值;

步骤5:对步骤4施加的正弦弯矩和所测的应变值进行傅里叶变化,得到当前频率下所述应变片所测量的应变值对所述弹性机翼所受的动弯矩的频率响应函数;

步骤6:在步骤3确定的频率范围内,基于所述频率变化步长,改变激振器激励频率,重复步骤4和步骤5,得到各频率下所述应变片所测量的应变值对所述弹性机翼所受的动弯矩的频率响应函数;

步骤7:将所述弹性机翼固连在风洞支撑机构上,进行吹风试验,通过所述应变片对待测截面应变量进行测量,得到试验期间应变片所测得的时域应变值;

步骤8:将所述步骤7测得的所述时域应变值进行傅里叶变换,得到频域信息,将所述频域信息,代入所述步骤5中得到的频率响应函数,得到试验期间截面所受弯矩的频域信息,对所述弯矩的频域信息进行傅里叶反变换,得到风洞试验时待测截面所受弯矩的时域信息。

2.根据权利要求1所述的用于弹性机翼气动弹性风洞试验中结构弯矩动态标定方法,其特征在于,所述步骤2和所述步骤7均包括敲击频率校核的步骤,使所述弹性机翼在地面支撑方式下和所述风洞支撑方式下的一阶弹性模态频率差在设定值以内。

3.根据权利要求2所述的用于弹性机翼气动弹性风洞试验中结构弯矩动态标定方法,其特征在于,所述步骤1中,所述应变片的数量为1个,所述应变片的粘贴方向与待测弯矩的方向一致;或者,所述应变片的数量为三个,分别用于测量待测截面0度、45度和90度三个方向的应变,所述步骤4中,通过解耦获得待测弯矩方向的应变。

4.根据权利要求1所述的用于弹性机翼气动弹性风洞试验中结构弯矩动态标定方法,其特征在于,所述步骤3中,确定所述激励力的频率范围包括:使用地面振动试验得到所述弹性机翼前五阶弹性模态频率,所述激励力的频率范围满足以下表达式:ω∈[0.25f1,1.25f5],其中,ω为激励频率,f1为弹性机翼的一阶模态频率,f5为弹性机翼的五阶模态频率。

5.根据权利要求4所述的用于弹性机翼气动弹性风洞试验中结构弯矩动态标定方法,其特征在于,所述步骤3中,所述频率变化步长的表达式为:Δω≤0.1(fi+1-fi),其中,Δω为所述频率变化步长,fi+1和fi分别为相邻弹性模态频率。

6.根据权利要求1所述的用于弹性机翼气动弹性风洞试验中结构弯矩动态标定方法,其特征在于,所述步骤3中,确定所述幅值的方法包括:根据弹性机翼静刚度特性确定激励力的幅值,使所述弹性机翼在所述幅值的静态激励下的静变形在线弹性范围内。

7.根据权利要求6所述的用于弹性机翼气动弹性风洞试验中结构弯矩动态标定方法,其特征在于,所述步骤3中,通过砝码向弹性机翼模型梢部施加静态激励,待所述弹性机翼变形稳定后测量所述弹性机翼的最大挠度,当所述弹性机翼最大挠度等于半展长5%时,所施加砝码重力为所述激振器的幅值。

8.根据权利要求1所述的用于弹性机翼气动弹性风洞试验中结构弯矩动态标定方法,其特征在于,所述弹性机翼的根部具有螺纹孔和销孔,所述步骤2中,通过销钉和螺栓将所述弹性机翼固连在所述地面支撑机构上;所述步骤7中,通过销钉和螺栓将所述弹性机翼固连在所述风洞支撑机构上。

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