[发明专利]一种拉扭条的辅助设计系统

说明书

本发明属于直升机旋翼设计技术领域，公开了一种拉扭条的辅助设计系统，包括指导模块、计算模块和优化模块，指导模块；指导模块内设有典型拉扭条的设计文档，根据使用者的输入，指导模块推送给使用者相应的典型拉扭条设计文档；计算模块内设有拉扭条的设计参数输入口，使用者在输入口输入相应的设计参数后，计算模块自动计算后输出该拉扭条的扭转刚度、最大应力和安全寿命；优化模块针对计算模块计算出拉扭条，根据各个输入输出参数之间的关联，采用优化算法来优化方案，并推送给使用者。本发明可以获得拉扭条的参数、结构方案，起到代替导师的作用，针对计算结果设置单独的优化目标，自动生成一个具有材料信息、具体细节结构参数的拉扭条方案。

技术领域

本发明属于直升机旋翼设计技术领域，涉及一种直升机拉扭条的设计用系统，具体涉及一种拉扭条的辅助设计系统。

背景技术

在直升机的旋翼上，有一类结构件，需要通过自身的变形来实现桨叶的扭转。这类结构件一般具有挥舞、摆阵刚度比较大，扭刚小，需要在大拉力作用下扭转变形的特点。这类结构的受载模式一般为一端连接端固支约束，另一端连接端可以扭转，具有两端连接位置扭转变形受约束的特点。比如无轴承旋翼的柔性梁的扭转变形段、代替变距铰的拉扭条。这类结构件需要在大的离心力下实现静态、动态的扭转变形。目前国内直升机行业工程上对于梁在扭转问题的处理，通常是采用材料力学中的自由扭转计算结构件的抗扭刚度、扭矩产生的剪应力和正应力。这种处理方法对于扭刚较大的结构件是可以接受的，但是对于扭刚很小的结构件，特别是挥舞弯曲刚度和摆阵弯曲刚度与扭刚之比很大的结构件，这种计算就不准确了，这种不准有可能导致设计的失败。

二十一世纪二十年代，国内直升机型号的研制对拉扭条的设计提出更加严酷的要求，轻的重量要求拉扭条采用复合材料结构，大的离心力、高频大幅度扭转运动、复合材料的单向加强特点使得拉扭条的拉扭耦合成为严重制约拉扭条寿命的问题。参考国外采用有限元进行分析的，通过不同设计的有限元分析结果去选择出最优的方案，这种方法对于复合材料件来说比较耗时，需要大量的时间才有可能找到优化的应力的关键参数，还有可能因为有限元计算中约束的设置不合理导致不正确的计算结果而导致设计的失败。工程上迫切的需要从原理出发，获得定性定量的计算拉伸与扭转之间耦合的技术分析软件。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种拉扭条的辅助设计系统，应用到了国内某直升机型号上，解决了拉扭条计算和设计指导问题，本发明的系统思路可扩展应用于所有在大拉力下扭转变形的结构件，可以代替部分推力轴承。

本发明的技术方案：

一种拉扭条的辅助设计系统，包括指导模块、计算模块和优化模块，指导模块；指导模块内设有典型拉扭条的设计文档，根据使用者的输入，指导模块推送给使用者相应的典型拉扭条设计文档；计算模块内设有拉扭条的设计参数输入口，使用者在输入口输入相应的设计参数后，计算模块自动计算后输出该拉扭条的扭转刚度、最大应力和安全寿命；优化模块针对计算模块计算出拉扭条，根据各个输入输出参数之间的关联，采用优化算法来计算优化方案，并推送给使用者。

进一步的，还包括计算机，指导模块、计算模块和优化模块均为拉扭条设计软件模块，拉扭条设计软件安装在计算机的存储器中。

进一步的，指导模块中，使用者能够选择两种工况：第一种工况是无周期操纵输入，第二种工况是有周期操纵输入；选择第一种工况时，指导模块推送尾桨和推力桨的典型拉扭条设计文档；选择第二种工况时，指导模块推送主旋翼的典型拉扭条设计文档；典型拉扭条设计文档包括典型拉扭条的外形，扭转典型段和连接段细节结构，选材的设计要点的解读。

进一步的，指导模块中，使用者输入的是定拉力，指导模块根据定拉力推送符合该定拉力范围的典型拉扭条设计文档。

进一步的，计算模块中，使用者输入参数包括角位移谱、拉力、拉扭条外形和使用的材料参数，计算模块针对被计算的参数显示简化公式在计算结果，并显示该计算结果的参数由哪些输入参数控制。