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连翼布局飞机静气动弹性分析连翼布局飞机是近年来飞行器的技术进步之一，它的结构造型独特，优点显著，传统的飞行器结构中有许多缺陷，如易摔，抗空气阻力能力弱，空速低等，然而连翼布局飞机已经可以取得较好的解决方案，使其在安全性和空速方面有了质的飞跃。
静气动分析是飞行器结构稳定性分析中最重要的环节，它可以通过对飞行器结构散乱元素的分析，判断该结构在静止空气中的受力情况，从而判断其受力是否在安全范围之内，从而确定结构的稳定性，而连翼布局飞机的静气动分析就是要研究其在空气中的受力情况。
连翼布局飞机的静气动分析主要包括气动模型分析、飞机结构动弹性分析、飞机结构静力学和气动耦合分析。
首先，在气动模型分析方面，主要是通过理论分析以及实验试验，来确定连翼布局飞机在不同空气状态下的受力情况，如升力、阻力、转矩和振动。
其次，在飞机结构动弹性分析方面，通过计算飞机结构及其连接件的物理参数，如结构弹性系数、弹性模量、泊松比等，来确定飞机结构在不同空气状态下的受力情况。
再次，在飞机结构静力学分析方面，主要是通过分析连翼布局飞机的结构连接件与界面材料，以确定其在不同空气状态下受力情况。
最后，在气动耦合分析方面，主要是通过计算飞机结构及其连接件的物理参数，以及飞机结构静力学分析得出的受力情况，来确定连翼布局飞机在不同空气状态的受力情况。
静气动分析的结果可以为连翼布局飞机的结构设计提供依据，充分了解飞机在不同空气状态下的受力情况，以提高结构的安全性和适航性能，降低飞机的使用成本，提高飞行性能。
除了静气动分析外，连翼布局飞机的动态受力分析也是十分重要的，它可以识别飞机在空中活动中所受到恒定及非恒定力，从而得出飞机结构在活动时的受力情况，进而确定飞机结构的稳定性。
总之，连翼布局飞机的静气动分析是该飞行器结构稳定性分析中最重要的环节，它可以帮助研究人员明确掌握连翼布局飞机在不同空气状态下的受力情况，从而确保飞行器的结构稳定性。
因此，在连翼布局飞机的设计和改进过程中，应加强对其静气动分析的研究，以便为飞行器的结构设计和改进提供有效的依据。
风电机组叶片气动弹性与颤振抑制风能是一种清洁、可再生的能源，风电机组是利用风能转化为电能的设备，叶片是风电机组的关键部件之一。
叶片的气动弹性与颤振抑制是影响风电机组性能和安全的重要因素。
本文将从叶片气动弹性和颤振抑制的原理、方法和技术等方面进行探讨。
一、叶片气动弹性1. 叶片气动弹性的概念叶片气动弹性是指叶片在受到风力作用时会产生一定程度的变形，这种变形受到风力的影响，与叶片自身的结构特性和材料特性有关。
叶片气动弹性是叶片动力学行为的一个重要表现形式，是风电机组运行稳定性和安全性的重要影响因素。
叶片的气动弹性受到多种因素的影响，主要包括风速、风向、叶片结构、叶片材料、风力大小等因素。
风速对叶片气动弹性的影响最为显著，当风速超过一定阈值时，叶片的气动弹性会显著增加，从而影响风电机组的稳定性和工作性能。
叶片气动弹性具有一定的特点，主要包括非线性、时变性、耦合性等特点。
由于风场的不确定性和复杂性，叶片气动弹性往往表现出非线性和时变的特点，这给叶片控制和抑制颤振带来了一定的难度。
二、颤振抑制方法1. 主动控制方法主动控制方法是利用传感器和执行器对叶片进行实时控制，以抑制颤振现象。
主动控制方法包括主动振动补偿、主动振动抑制等技术，通过实时监测叶片的振动状态，并利用执行器对叶片进行实时调节，可以有效地抑制叶片的颤振现象，提高风电机组的稳定性和安全性。
被动控制方法是通过优化叶片结构和材料，设计出具有良好抗风性能的叶片，以减小叶片的气动弹性，从而抑制颤振现象。
被动控制方法包括叶片结构设计、材料优化、动力学分析等技术，通过对叶片结构和材料的优化设计，可以降低叶片的气动弹性，减小颤振风险。
协调控制方法是将主动控制和被动控制相结合，利用传感器实时监测叶片的振动状态，根据实时监测结果对叶片进行实时调节，同时通过叶片结构和材料的优化设计，最大限度地抑制叶片颤振现象。
1. 智能控制技术智能控制技术是利用人工智能、模糊控制、神经网络等技术，对叶片进行智能化控制，以实现对叶片颤振的精准抑制。
摘要：近年来，随着风电机组容量的不断增大，以及弱风速型机组的发展，在较短的时间内，叶片长度急剧增加，叶片刚度越来越小，柔性越来越大，风电机组的叶片设计必须考虑动气动弹性稳定性。
本文就叶片受力、气动弹性和颤振等问题进行了阐述；通过叶片三心设计原理、复合材料叶片和叶片气动弹性剪裁抑制颤振的一些具体方法进行了介绍。
关键词：叶片断裂；颤振；叶片三心设计原理；复合材料叶片；气动弹性裁剪0引言风电机组轴承开裂和叶片断裂事件时有发生。
有的机组在投运后很短的时间就出现了叶片断裂，更有甚者，在并网风速远低于切除风速的情况下，刚投运几天的运行机组就出现了叶片断裂问题。
在地球表面形成的风属于不均匀流，机组运行时，风速随机变化，整个叶轮平面内气流的压强、速度、温度和密度等物理量都随时间不断改变，叶轮工作气流的流动属于极其复杂的非定常流动。
在整个叶轮平面内，风的横向、纵向切变较大，风况变化很快，且缺乏足够的检测风速、风向和叶片振动传感器，因此，当运行机组出现叶片断裂时，难以准确了解叶片断裂时的叶轮风况条件，从而难以确切监测到叶片断裂时的振动状况。
大型风电机组是一个复杂的流－固耦合系统，当风电机组在自然风条件下运行时，作用在机组上的空气动力、其自身惯性力和弹性力等交变载荷会使结构产生变形或振动，进而对来流产生影响。
因而叶片在结构设计时，其不仅需要满足强度和刚度要求，还必须降低叶片振动。
风电机组在较宽的工作范围运行(风速范围3～25m/s)。
风速较高时，气流攻角会很大。
因此，机组叶片发生颤振的可能性较大。
一旦叶片颤振发作，就会产生大振幅的剧烈振动。
颤振是当升力面在气流中以一定速度运动时，在气动力、惯性力及弹性力耦合作用下，刚好使物体能够维持等幅振荡的一种自激振动。
气动弹性不稳定性现象主要是颤振，对于叶片来说主要是颤振临界速度及颤振频率的研究。
目前国内外对风电机组叶片的动气动弹性问题的研究尚不多。
随着机组容量的不断增加,叶轮直径加大,尤其是“弱风速型机组”及海上机组的开发，在较短的时间内，叶片长度急剧增加，叶片的刚度越来越小，柔性越来越大。
气动力学的基本概念和应用案例气动力学是一个研究空气在运动物体上所产生的力学现象的学科。
其核心是研究空气在运动物体表面所产生的压力、阻力和升力等力的作用。
在工程学、航空航天、交通运输以及气象学等领域，气动力学都有广泛的应用。
本文将介绍气动力学的基本概念，并且探讨其中的一些应用案例。
一、气动力学的基本概念1. 空气流动状态空气流动状态是气动力学的重要研究对象。
在空气的流动过程中，会出现层流和湍流两种状态。
层流是指当流体的速度较慢时，其流线是平滑无曲折的。
而当流体的速度较快时，就会产生湍流现象。
湍流是一种高速流体在经过弯曲、转向和膨胀收缩等过程中所出现的交错、交织的复杂流动状态。
2. 绕流现象绕流现象是指气体在流体物体表面绕流时所产生的涡流。
当一维流体流动穿过二维或三维物体时，会发生绕体流动现象。
这种现象在空气动力学和流体力学研究中比较常见。
绕流现象不仅会影响物体的运动，还对空气动力学整体性能产生重要影响。
3. 速度、压力和密度速度、压力和密度是气动力学中的三个重要参数。
速度是指空气在单位时间内所通过的距离，通常用米/秒或者公里/小时来表示。
压力是指空气对物体表面作用的力，在气动力学研究中，通常使用帕斯卡（Pa）或牛顿/平方米（N/m²）来表示。
密度是指单位体积空气的质量。
二、应用案例1. 航空飞行器空气动力学在航空飞行器中的应用是非常重要的一个方面。
通过气动力学的研究，可以改善飞行器的设计，提高其飞行速度和稳定性。
例如，人们通过对翼型的研究，改善了飞机的机翼设计，使其产生升力和减小阻力，从而提高了飞机的效率和航速。
2. 汽车设计汽车设计中也广泛应用了气动力学的研究成果。
汽车的空气动力性能对于汽车的大气阻力和燃油消耗有直接影响。
通过气动力学的研究，可以设计出降低风阻系数的平滑流线型车身，减小汽车的燃油消耗。
此外，通过减小汽车内部气流的阻力，还可以提高汽车的驾驶舒适性。
3. 风力发电风力机在风能转换中起到了非常重要的作用。
风电机组叶片气动弹性与颤振抑制随着可再生能源的发展，风电已成为世界各地广泛应用的清洁能源之一。
风力发电机组的叶片是实现风能转换为机械能的关键部件，其性能直接影响到整个风电机组的发电效率和稳定性。
由于风速和风向的变化，风电机组叶片在工作过程中容易受到气动力的作用，产生气动弹性和颤振现象，进而影响到叶片的运行和寿命。
研究叶片气动弹性与颤振抑制问题对于提高风电机组性能和可靠性具有重要意义。
一、风电机组叶片气动弹性风电机组叶片气动弹性是指叶片在风速和风向变化的作用下产生的振动现象。
叶片气动弹性主要受到风载荷和叶片结构刚度等因素影响。
当风速发生变化时，叶片面对气流的冲击会产生振动，导致叶片的弯曲、扭转和振动变形等现象，称为气动弹性。
叶片的结构刚度也会影响到叶片的气动弹性，结构刚度越大，叶片受到的气动弹性影响越小。
叶片气动弹性会导致风电机组的性能下降和寿命缩短。
气动弹性会增加叶片的运行阻力，降低叶片的转动效率，从而降低了风电机组的发电效率。
气动弹性使得叶片受到更大的振动力，导致叶片结构的疲劳和损伤加剧，从而缩短了叶片的使用寿命。
叶片气动弹性还会增加风电机组的振动噪音，影响到风力发电系统的运行稳定性和安全性。
二、叶片颤振抑制技术为了解决风电机组叶片气动弹性和颤振问题，研究人员提出了多种抑制技术。
采用先进的材料和结构设计是抑制叶片颤振的重要手段之一。
合理选择叶片的材料和结构设计可以改善叶片的结构刚度和抗振能力，从而减小叶片的气动弹性和颤振风险。
采用动态调节技术也是抑制叶片颤振的有效方式。
通过在叶片上安装主动或被动的振动控制装置，可以实时调节叶片的振动状态，减小叶片的颤振风险。
在叶片颤振抑制技术中，利用智能控制和传感器技术也发挥了重要作用。
通过在叶片上安装传感器，可以实时监测叶片的振动状态和风载荷情况，从而实现对叶片颤振的实时监测和控制。
基于智能控制算法，可以根据叶片的实时振动状态和风力情况，调节叶片的旋转速度和叶片结构的刚度，实现对叶片颤振的主动抑制。
弹性力学简介( 选读）弹性力学是固体力学的重要分支，它研究弹性物体在外力和其它外界因素作用下产生的变形和内力，也称为弹性理论。
它是材料力学、结构力学、塑性力学和某些交叉学科的基础，广泛应用于建筑、机械、化工、航天等工程领域。
弹性体是变形体的一种，它的特征为：在外力作用下物体变形，当外力不超过某一限度时，除去外力后物体即恢复原状。
绝对弹性体是不存在的。
物体在外力除去后的残余变形很小时，一般就把它当作弹性体处理。
弹性力学的发展简史人类从很早时就已经知道利用物体的弹性性质了，比如古代弓箭就是利用物体弹性的例子。
当时人们还是不自觉的运用弹性原理，而人们有系统、定量地研究弹性力学，是从17 世纪开始的。
弹性力学的发展初期主要是通过实践，尤其是通过实验来探索弹性力学的基本规律。
英国的胡克和法国的马略特于1680 年分别独立地提出了弹性体的变形和所受外力成正比的定律，后被称为胡克定律。
牛顿于1687 年确立了力学三定律。
同时，数学的发展，使得建立弹性力学数学理论的条件已大体具备，从而推动弹性力学进入第二个时期。
在这个阶段除实验外，人们还用最粗糙的、不完备的理论来处理一些简单构件的力学问题。
这些理论在后来都被指出有或多或少的缺点，有些甚至是完全错误的。
在17 世纪末第二个时期开始时，人们主要研究粱的理论。
到19 世纪20 年代法国的纳维和柯西才基本上建立了弹性力学的数学理论。
柯西在1822 ～1828 年间发表的一系列论文中，明确地提出了应变、应变分量、应力和应力分量的概念，建立了弹性力学的几何方程、运动( 平衡) 方程、各向同性以及各向异性材料的广义胡克定律，从而奠定了弹性力学的理论基础，打开了弹性力学向纵深发展的突破口。
第三个时期是线性各向同性弹性力学大发展的时期。
这一时期的主要标志是弹性力学广泛应用于解决工程问题。
同时在理论方面建立了许多重要的定理或原理，并提出了许多有效的计算方法。
1855 ～1858 年间法国的圣维南发表了关于柱体扭转和弯曲的论文，可以说是第三个时期的开始。
弹性力学elasticity弹性理论theory of elasticity均匀应力状态homogeneous state of stress应力不变量stress invariant应变不变量strain invariant应变椭球strain ellipsoid均匀应变状态homogeneous state of strain应变协调方程equation of strain compatibility拉梅常量Lame constants各向同性弹性isotropic elasticity旋转圆盘rotating circular disk楔wedge开尔文问题Kelvin problem布西内斯克问题Boussinesq problem艾里应力函数Airy stress function克罗索夫--穆斯赫利什维利法Kolosoff- Muskhelishvili method 基尔霍夫假设Kirchhoff hypothesis板Plate矩形板Rectangular plate圆板Circular plate环板Annular plate波纹板Corrugated plate加劲板Stiffenedplate,reinforcedPlate中厚板Plate of moderatethickness弯[曲]应力函数Stress function ofbending壳Shell扁壳Shallow shell旋转壳Revolutionary shell球壳Spherical shell[圆]柱壳Cylindrical shell锥壳Conical shell环壳Toroidal shell封闭壳Closed shell波纹壳Corrugated shell扭[转]应力函数Stress function oftorsion翘曲函数Warping function半逆解法semi-inverse method瑞利--里茨法Rayleigh-Ritz method松弛法Relaxation method莱维法Levy method松弛Relaxation量纲分析Dimensional analysis自相似[性]self-similarity影响面Influence surface接触应力Contact stress赫兹理论Hertz theory协调接触Conforming contact滑动接触Sliding contact滚动接触Rolling contact压入Indentation各向异性弹性Anisotropic elasticity颗粒材料Granular material散体力学Mechanics of granularmedia热弹性Thermoelasticity超弹性Hyperelasticity粘弹性Viscoelasticity对应原理Correspondenceprinciple褶皱Wrinkle塑性全量理论Total theory of plasticity滑动Sliding微滑Microslip粗糙度Roughness非线性弹性Nonlinear elasticity大挠度Large deflection突弹跳变snap-through有限变形Finite deformation格林应变Green strain阿尔曼西应变Almansi strain弹性动力学Dynamic elasticity运动方程Equation of motion准静态的Quasi-static气动弹性Aeroelasticity水弹性Hydroelasticity颤振Flutter弹性波Elastic wave简单波Simple wave柱面波Cylindrical wave水平剪切波Horizontal shear wave竖直剪切波Vertical shear wave体波body wave无旋波Irrotational wave畸变波Distortion wave膨胀波Dilatation wave瑞利波Rayleigh wave等容波Equivoluminal wave勒夫波Love wave界面波Interfacial wave边缘效应edge effect塑性力学Plasticity可成形性Formability金属成形Metal forming耐撞性Crashworthiness结构抗撞毁性Structuralcrashworthiness拉拔Drawing破坏机构Collapse mechanism回弹Springback挤压Extrusion冲压Stamping穿透Perforation层裂Spalling塑性理论Theory of plasticity安定[性]理论Shake-down theory运动安定定理kinematic shake-downtheorem静力安定定理Static shake-downtheorem率相关理论rate dependent theorem载荷因子load factor加载准则Loading criterion加载函数Loading function加载面Loading surface塑性加载Plastic loading塑性加载波Plastic loading wave简单加载Simple loading比例加载Proportional loading卸载Unloading卸载波Unloading wave冲击载荷Impulsive load阶跃载荷step load脉冲载荷pulse load极限载荷limit load中性变载nentral loading拉抻失稳instability in tension加速度波acceleration wave本构方程constitutive equation完全解complete solution名义应力nominal stress过应力over-stress真应力true stress等效应力equivalent stress流动应力flow stress应力间断stress discontinuity应力空间stress space主应力空间principal stress space静水应力状态hydrostatic state ofstress对数应变logarithmic strain工程应变engineering strain等效应变equivalent strain应变局部化strain localization应变率strain rate应变率敏感性strain rate sensitivity应变空间strain space有限应变finite strain塑性应变增量plastic strain increment累积塑性应变accumulated plastic strain永久变形permanent deformation内变量internal variable应变软化strain-softening理想刚塑性材料rigid-perfectly plastic 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indeterminacy机动分析kinematic analysis结点法method of joints截面法method of sections结点力joint forces共轭位移conjugate displacement影响线influence line三弯矩方程three-moment equation单位虚力unit virtual force刚度系数stiffness coefficient柔度系数flexibility coefficient力矩分配moment distribution力矩分配法moment distributionmethod力矩再分配moment redistribution分配系数distribution factor矩阵位移法matri displacementmethod单元刚度矩阵element stiffness matrix单元应变矩阵element strain matrix总体坐标global coordinates贝蒂定理Betti theorem高斯--若尔当消去法Gauss-JordaneliminationMethod屈曲模态buckling mode复合材料力学mechanics ofcomposites复合材料composite material纤维复合材料fibrous composite单向复合材料unidirectional composite泡沫复合材料foamed composite颗粒复合材料particulate composite层板Laminate夹层板sandwich panel正交层板cross-ply laminate斜交层板angle-ply laminate层片Ply多胞固体cellular solid膨胀Expansion压实Debulk劣化Degradation脱层Delamination脱粘Debond纤维应力fiber stress层应力ply stress层应变ply strain层间应力interlaminar stress比强度specific strength强度折减系数strength reduction factor强度应力比strength -stress ratio横向剪切模量transverse shearmodulus横观各向同性transverse isotropy正交各向异Orthotropy剪滞分析shear lag analysis短纤维chopped fiber长纤维continuous fiber纤维方向fiber direction纤维断裂fiber break纤维拔脱fiber pull-out纤维增强fiber reinforcement致密化Densification最小重量设计optimum weight design网格分析法netting analysis混合律rule of mixture失效准则failure criterion蔡--吴失效准则Tsai-W u failure criterion达格代尔模型Dugdale model断裂力学fracture mechanics概率断裂力学probabilistic fractureMechanics格里菲思理论Griffith theory线弹性断裂力学linear elastic fracturemechanics, LEFM弹塑性断裂力学elastic-plastic fracturemecha-nics, EPFM断裂Fracture脆性断裂brittle fracture解理断裂cleavage fracture蠕变断裂creep fracture延性断裂ductile fracture晶间断裂inter-granular fracture准解理断裂quasi-cleavage fracture穿晶断裂trans-granular fracture裂纹Crack裂缝Flaw缺陷Defect割缝Slit微裂纹Microcrack折裂Kink椭圆裂纹elliptical crack深埋裂纹embedded crack[钱]币状裂纹penny-shape crack预制裂纹Precrack短裂纹short crack表面裂纹surface crack裂纹钝化crack blunting裂纹分叉crack branching裂纹闭合crack closure裂纹前缘crack front裂纹嘴crack mouth裂纹张开角crack opening angle,COA裂纹张开位移crack opening displacement,COD裂纹阻力crack resistance裂纹面crack surface裂纹尖端crack tip裂尖张角crack tip opening angle, CTOA裂尖张开位移crack tip opening displacement, CTOD裂尖奇异场crack tip singularity Field裂纹扩展速率crack growth rate稳定裂纹扩展stable crack growth定常裂纹扩展steady crack growth亚临界裂纹扩展subcritical crack growth裂纹[扩展]减速crack retardation止裂crack arrest止裂韧度arrest toughness断裂类型fracture mode滑开型sliding mode张开型opening mode撕开型tearing mode复合型mixed mode撕裂Tearing撕裂模量tearing modulus断裂准则fracture criterionJ积分J-integralJ阻力曲线J-resistance curve断裂韧度fracture toughness应力强度因子stress intensity factorHRR场Hutchinson-Rice-RosengrenField守恒积分conservation integral有效应力张量effective stress tensor应变能密度strain energy density能量释放率energy release rate内聚区cohesive zone塑性区plastic zone张拉区stretched zone热影响区heat affected zone, HAZ延脆转变温度brittle-ductile transitiontempe- rature剪切带shear band剪切唇shear lip无损检测non-destructiveinspection双边缺口试件double edge notchedspecimen, DENspecimen单边缺口试件single edge notchedspecimen, SENspecimen三点弯曲试件three point bendingspecimen, TPBspecimen中心裂纹拉伸试件center cracked tensionspecimen, CCTspecimen中心裂纹板试件center cracked panelspecimen, CCPspecimen紧凑拉伸试件compact tensionspecimen,CT specimen大范围屈服large scale yielding小范围攻屈服small scale yielding韦布尔分布Weibull distribution帕里斯公式paris formula空穴化Cavitation应力腐蚀stress corrosion概率风险判定probabilistic riskassessment, PRA损伤力学damage mechanics损伤Damage连续介质损伤力学continuum damage mechanics细观损伤力学microscopic damage mechanics累积损伤accumulated damage脆性损伤brittle damage延性损伤ductile damage宏观损伤macroscopic damage细观损伤microscopic damage微观损伤microscopic damage损伤准则damage criterion损伤演化方程damage evolution equation损伤软化damage softening损伤强化damage strengthening损伤张量damage tensor损伤阈值damage threshold损伤变量damage variable损伤矢量damage vector损伤区damage zone疲劳Fatigue低周疲劳low cycle fatigue应力疲劳stress fatigue随机疲劳random fatigue蠕变疲劳creep fatigue腐蚀疲劳corrosion fatigue疲劳损伤fatigue damage疲劳失效fatigue failure疲劳断裂fatigue fracture疲劳裂纹fatigue crack疲劳寿命fatigue life疲劳破坏fatigue rupture疲劳强度fatigue strength疲劳辉纹fatigue striations疲劳阈值fatigue threshold交变载荷alternating load交变应力alternating stress应力幅值stress amplitude应变疲劳strain fatigue应力循环stress cycle应力比stress ratio安全寿命safe life过载效应overloading effect循环硬化cyclic hardening循环软化cyclic softening环境效应environmental effect裂纹片crack gage裂纹扩展crack growth, crackPropagation裂纹萌生crack initiation循环比cycle ratio实验应力分析experimental stressAnalysis工作[应变]片active[strain] gage基底材料backing material应力计stress gage零[点]飘移zero shift, zero drift应变测量strain measurement应变计strain gage应变指示器strain indicator应变花strain rosette应变灵敏度strain sensitivity机械式应变仪mechanical strain gage直角应变花rectangular rosette引伸仪Extensometer应变遥测telemetering of strain横向灵敏系数transverse gage factor横向灵敏度transverse sensitivity焊接式应变计weldable strain gage平衡电桥balanced bridge粘贴式应变计bonded strain gage粘贴箔式应变计bonded foiled gage粘贴丝式应变计bonded wire gage桥路平衡bridge balancing电容应变计capacitance strain gage补偿片compensation technique补偿技术compensation technique基准电桥reference bridge电阻应变计resistance strain gage温度自补偿应变计self-temperature compensating gage半导体应变计semiconductor strainGage集流器slip ring应变放大镜strain amplifier疲劳寿命计fatigue life gage电感应变计inductance [strain] gage光[测]力学Photomechanics光弹性Photoelasticity光塑性Photoplasticity杨氏条纹Young fringe双折射效应birefrigent effect等位移线contour of equalDisplacement暗条纹dark fringe条纹倍增fringe multiplication干涉条纹interference fringe等差线Isochromatic等倾线Isoclinic等和线isopachic应力光学定律stress- optic law主应力迹线Isostatic亮条纹light fringe光程差optical path difference热光弹性photo-thermo -elasticity光弹性贴片法photoelastic coatingMethod光弹性夹片法photoelastic sandwichMethod动态光弹性dynamic photo-elasticity空间滤波spatial filtering空间频率spatial frequency起偏镜Polarizer反射式光弹性仪reflection polariscope残余双折射效应residual birefringentEffect应变条纹值strain fringe value应变光学灵敏度strain-optic sensitivity应力冻结效应stress freezing effect应力条纹值stress fringe value应力光图stress-optic pattern暂时双折射效应temporary birefringentEffect脉冲全息法pulsed holography透射式光弹性仪transmissionpolariscope实时全息干涉法real-time holographicinterfero - metry网格法grid method全息光弹性法holo-photoelasticity全息图Hologram全息照相Holograph全息干涉法holographic interferometry全息云纹法holographic moire technique全息术Holography全场分析法whole-field analysis散斑干涉法speckle interferometry散斑Speckle错位散斑干涉法speckle-shearinginterferometry, shearography散斑图Specklegram白光散斑法white-light speckle method云纹干涉法moire interferometry[叠栅]云纹moire fringe[叠栅]云纹法moire method云纹图moire pattern 离面云纹法off-plane moire method参考栅reference grating试件栅specimen grating分析栅analyzer grating面内云纹法in-plane moire method脆性涂层法brittle-coating method条带法strip coating method坐标变换transformation ofCoordinates计算结构力学computational structuralmecha-nics加权残量法weighted residualmethod有限差分法finite difference method有限[单]元法finite element method配点法point collocation里茨法Ritz method广义变分原理generalized variationalPrinciple最小二乘法least square method胡[海昌]一鹫津原理Hu-Washizu principle赫林格-赖斯纳原理Hellinger-ReissnerPrinciple修正变分原理modified variationalPrinciple约束变分原理constrained variationalPrinciple混合法mixed method杂交法hybrid method边界解法boundary solutionmethod有限条法finite strip method半解析法semi-analytical method协调元conforming element非协调元non-conformingelement混合元mixed element杂交元hybrid element边界元boundary element强迫边界条件forced boundarycondition自然边界条件natural boundarycondition离散化Discretization离散系统discrete system连续问题continuous problem广义位移generalizeddisplacement广义载荷generalized load广义应变generalized strain广义应力generalized stress界面变量interface variable节点node, nodal point[单]元Element角节点corner node边节点mid-side node内节点internal node无节点变量nodeless variable杆元bar element桁架杆元truss element梁元beam element二维元two-dimensional element一维元one-dimensional element三维元three-dimensional element轴对称元axisymmetric element板元plate element壳元shell element厚板元thick plate element三角形元triangular element四边形元quadrilateral element 四面体元tetrahedral element曲线元curved element二次元quadratic element线性元linear element三次元cubic element四次元quartic element等参[数]元isoparametric element超参数元super-parametricelement亚参数元sub-parametric element节点数可变元variable-number-nodeelement拉格朗日元Lagrange element拉格朗日族Lagrange family巧凑边点元serendipity element巧凑边点族serendipity family无限元infinite element单元分析element analysis单元特性element characteristics刚度矩阵stiffness matrix几何矩阵geometric matrix等效节点力equivalent nodal force节点位移nodal displacement节点载荷nodal load位移矢量displacement vector载荷矢量load vector质量矩阵mass matrix集总质量矩阵lumped mass matrix相容质量矩阵consistent mass matrix阻尼矩阵damping matrix瑞利阻尼Rayleigh damping刚度矩阵的组集assembly of stiffnessMatrices载荷矢量的组集consistent mass matrix质量矩阵的组集assembly of massmatrices单元的组集assembly of elements局部坐标系local coordinate system局部坐标local coordinate面积坐标area coordinates体积坐标volume coordinates曲线坐标curvilinear coordinates静凝聚static condensation合同变换contragradienttransformation形状函数shape function试探函数trial function检验函数test function权函数weight function样条函数spline function代用函数substitute function降阶积分reduced integration零能模式zero-energy modeP收敛p-convergenceH收敛h-convergence掺混插值blended interpolation等参数映射isoparametric mapping双线性插值bilinear interpolation小块检验patch test非协调模式incompatible mode节点号node number单元号element number带宽band width带状矩阵banded matrix变带状矩阵profile matrix带宽最小化minimization of band width波前法frontal method子空间迭代法subspace iteration method行列式搜索法determinant search method逐步法step-by-step method纽马克法Newmark威尔逊法Wilson拟牛顿法quasi-Newton method牛顿-拉弗森法Newton-Raphsonmethod增量法incremental method初应变initial strain初应力initial stress切线刚度矩阵tangent stiffness matrix割线刚度矩阵secant stiffness matrix模态叠加法mode superpositionmethod平衡迭代equilibrium iteration子结构Substructure子结构法substructure technique超单元super-element网格生成mesh generation结构分析程序structural analysisprogram前处理pre-processing后处理post-processing网格细化mesh refinement应力光顺stress smoothing组合结构composite structure仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途。
某民用飞机气动弹性设计技术研究摘要：近年来，民用飞机已经成为人们出行的主要工具，为人们生活带来了诸多便利条件，广受大众欢迎和青睐。
但是，与其他发达国家相比，我国飞机设计技术研究较晚，在气动弹性设计方面存在一些争议。
就民用飞机来说，气动弹性设计是飞机整体设计的重要组成部分，也是关键技术。
一般情况下，民用飞机将发动机吊挂在翼下，飞机机翼安装过程中，必须结合翼尖、翼梢特点综合考虑，分析其对气动弹性变形、气动载荷重新分布、气动弹性稳定性可能产生的影响，为气动弹性设计提供参考依据。
同时，设计过程中，应按照相关法律法规运用技术、开展工作。
关键词：民用飞机；气动弹性；设计技术；研究民用飞机气动弹性设计，是为了确保飞机飞行过程中气动弹性稳定性。
气动弹性指的是气流中，弹性物体的力学行为，其设计要考虑到气动力与弹性体间的相互影响关系。
气动力和惯性力共同作用于飞机结构，进而造成动、静态弹性变形，反之弹性变形对气动力、弹性力和惯性力产生影响。
这种相互作用被称为气动弹性效益。
气动弹性设计与飞机性能、品质、安全性密切相关，若气动弹性设计技术使用不当，设计不合理，则会成为其他结构设计的不利因素，甚至遗留安全风险，进而气动弹性设计成为飞机设计中的核心技术之一。
1.民用飞机气动弹性设计问题早期制造民用飞机过程中，由于气动弹性设计问题留下安全隐患引发安全事故例子有很多，我们必须接受教训，对气动弹性设计技术研究加强重视程度。
设计后进行试验模拟，确保飞机飞行包线内不发散、颤振、嗡鸣，保证气动伺服弹性与其他弹性稳定，设计过程中，需要制定周密计算、安排、试验才得以实现。
试验中若飞机包线内发生不稳定现象，则必须找到原因、改进结构，严格控制飞机进入飞行阶段后的飞行状态。
民用飞机气动弹性设计目的除了预防飞机发生气动弹性不稳定状况，还有就是通过气动弹性特点，促进飞机性能的提升，所以应将气动弹性设计纳入整体设计目标中，结合飞机其他关键设计共同研究。
力学—航空工业的灵魂 人类梦想翱翔蓝天已有千百万年，然而真正实现这个梦想仅仅是一百年前的事情。制约我们的瓶颈正是对力学的认识不够充分，特别是空气动力学。从牛顿1687发表《自然哲学之数学原理》一书起，人们才对力与运动之间有了一个较为清楚的认识。往后三百余年，一代代数学家力、学家苦苦钻研，竭心尽力导出了各种各样包罗万象的力学公式。通过这些公式，我们了解认识了自然，通过这些公式，我们学会了控制变量以求得心中向往的结果。在这个大过程中，不得不
提到凯利(Arthur Cayley)，他的《论空中航法》第一次论证了在人航空的可行性，以及兰利（LangleySamuel Pierpont）的《空气动力学实验》开拓了人类在空气动力学领域的认识。在他们之后还有无数空气动力学的专家前赴后继，如科罗廖夫和钱学森，在他们的推动下航空工业才得以初见端倪，当今的人们才能随心所欲地将自己运送至世界上任何一个角落。 航空工业发展至今日，已变成了一个系统工程，分出了电气系统、飞行操纵系统、仪表显示系统、甚高频通讯系统、甚高频导航系统、惯性导航系统、液压系统、火警探测和灭火系统、警告系统、氧气系统、空调和增压系统、发动机和系统、起落架系统、灯光系统以及燃油系统等，涉及多个学科，力学知识其中的一部分。但是我们仍然说力学是航空的灵魂。没有精确的动力控制及气动计算，没有轻便结实的材料及结构，飞机依然是飞不起来的。以下就简要说明力学在飞机中的应用。
在飞机的外形设计上，计算流体力学起到了很大的作用。计算流体力学的基本思路就是把飞机周围流场网格化。网格的边界就是飞机的气动外形，每个外形表面网格上都布置有微涡环。每一个网格包含三维坐标、角度、速度、涡环。计算中需计算出有关的二阶、三阶倒数等高阶函数，另外计算中还必须考虑几组涡系干扰的效果。可见计算量巨大。因此做在做计算立体力学时需要用大容量高速度的计算机。“工欲善其事，必先利其器”。有了计算流体力学技术与高性能的计算机，飞机的外形设计便如鱼得水了。
连翼布局飞机静气动弹性分析连翼布局式飞机是由两个主翼与一个连接这两个主翼的连翼构成的，是现代民航飞机的主流布局方式，具有气动特性优良、外形优雅等优点，故而得以广泛采用于早期民用飞机，如B727、A320家族、B737家族等，而近年来新型连翼布局无翼飞机项目也比较火热。
连翼布局式飞机在静态气动特性、动态变形性能以及非线性弹性性能上均有较高要求，尤其在静气动弹性方面，是当前机身设计技术研究中的一个重要分支，也是飞行控制与飞行动力学的基础研究。
二：连翼布局飞机静气动弹性分析（1）机身静气动计算针对连翼布局式飞机，机身静气动弹性计算需要考虑连翼本身以及机身整体的传动力学特性，以及结构承载担忧及动态气动特性等问题。
机身静气动计算需要采用结构应力的非线性振动数值方法对机身进行静态气动弹性分析；同时采用有限元法，对飞机的拉杆、缝隙等进行静态有限元分析，以及采用随机振动的数值算法、耦合算法等，以研究机身动弹性特性。
（2）螺旋桨叶片静气动计算螺旋桨叶片动弹性计算分为静气动计算与动态计算，静气动计算是指叶片进行静态气动弹性分析，以给出叶片的静态气动特性，而动态计算则是指对叶片进行动态气动弹性分析，以给出叶片的动态气动特性。
螺旋桨叶片静气动计算和机身静气动计算有许多相同点，如都可以采用声速法研究螺旋桨叶片静气动特性；叶片外特性的计算，则可以采用二维流体力学的方法，计算叶片的静态气动弹性特性。
（3）机身结构动弹性分析机身结构动态弹性分析针对飞机的整体结构进行分析，采用的方法主要有随机振动的数值算法、动态有限元法等，考虑质量及力学特性等参数，以给出整体结构的动弹性特性。
此外，针对机身气动电磁效应，也需要进行多相流动的数值模拟，以获取机身结构的多相流特性。
三：结论连翼布局式飞机的静气动弹性分析是一方面，需要考虑机身结构以及螺旋桨叶片的结构特性，同时还要考虑有限元法、声速法、多相流动模型等方法，以及不同形式的数值算法，获得机身结构及螺旋桨叶片的静态气动特性以及动态气动弹性特性。
中图分类号：V211.3 论文编号：1028701 18-B061 学科分类号：080103博士学位论文叶轮机械非定常流动及气动弹性计算研究生姓名周迪学科、专业流体力学研究方向气动弹性力学指导教师陆志良教授南京航空航天大学研究生院航空宇航学院二О一八年十月Nanjing University of Aeronautics and AstronauticsThe Graduate SchoolCollege of Aerospace EngineeringNumerical investigations of unsteady aerodynamics and aeroelasticity ofturbomachinesA Thesis inFluid MechanicsbyZhou DiAdvised byProf. Lu ZhiliangSubmitted in Partial Fulfillmentof the Requirementsfor the Degree ofDoctor of PhilosophyOctober, 2018南京航空航天大学博士学位论文摘要气动弹性问题是影响叶轮机械特别是航空发动机性能和安全的一个重要因素。
作为一个交叉学科，叶轮机械气动弹性力学涉及与叶片变形和振动相关联的定常/非定常流动特性、颤振机理以及各种气弹现象的数学模型等的研究。
本文基于计算流体力学(CFD)技术自主建立了一个适用于叶轮机械定常/非定常流动、静气动弹性和颤振问题的综合计算分析平台，并针对多种气动弹性问题进行了数值模拟研究。
主要研究内容和学术贡献如下：由于叶轮机械气动弹性与内流空气动力特性密切相关，真实模拟其内部流场是研究的重点之一。
基于数值求解旋转坐标系下的雷诺平均N–S(RANS)方程，首先构造了适合于旋转机械流动的CFD模拟方法。
特别的，针对叶片振动引起的非定常流动问题，采用动网格方法进行模拟，通过一种高效的RBF–TFI方法实现网格动态变形；针对动静叶排干扰引起的非定常流动问题，采用一种叶片约化模拟方法，通过一种基于通量形式的交界面参数传递方法实现转静子通道之间流场信息的交换。
弹性力学弹性力学简介elasticity弹性力学是固体力学的重要分支，它研究弹性物体在外力和其它外界因素作用下产生的变形和内力，也称为弹性理论。
它是材料力学、结构力学、塑性力学和某些交叉学科的基础，广泛应用于建筑、机械、化工、航天等工程领域。
弹性体是变形体的一种，它的特征为：在外力作用下物体变形，当外力不超过某一限度时，除去外力后物体即恢复原状。
绝对弹性体是不存在的。
物体在外力除去后的残余变形很小时，一般就把它当作弹性体处理。
弹性力学的发展简史人类从很早时就已经知道利用物体的弹性性质了，比如古代弓箭就是利用物体弹性的例子。
当时人们还是不自觉的运用弹性原理，而人们有系统、定量地研究弹性力学，是从17世纪开始的。
弹性力学的发展初期主要是通过实践，尤其是通过实验来探索弹性力学的基本规律。
英国的胡克和法国的马略特于1680年分别独立地提出了弹性体的变形和所受外力成正比的定律，后被称为胡克定律。
牛顿于1687年确立了力学三定律。
同时，数学的发展，使得建立弹性力学数学理论的条件已大体具备，从而推动弹性力学进入第二个时期。
在这个阶段除实验外，人们还用最粗糙的、不完备的理论来处理一些简单构件的力学问题。
这些理论在后来都被指出有或多或少的缺点，有些甚至是完全错误的。
在17世纪末第二个时期开始时，人们主要研究梁的理论。
到19世纪20年代法国的纳维和柯西才基本上建立了弹性力学的数学理论。
柯西在1822～1828年间发表的一系列论文中，明确地提出了应变、应变分量、应力和应力分量的概念，建立了弹性力学的几何方程、运动(平衡)方程、各向同性以及各向异性材料的广义胡克定律，从而奠定了弹性力学的理论基础，打开了弹性力学向纵深发展的突破口。
第三个时期是线性各向同性弹性力学大发展的时期。
这一时期的主要标志是弹性力学广泛应用于解决工程问题。
同时在理论方面建立了许多重要的定理或原理，并提出了许多有效的计算方法。
1855～1858年间法国的圣维南发表了关于柱体扭转和弯曲的论文，可以说是第三个时期的开始。
