淺談基于SolidWorks 和ANSYS 的一種四旋翼飛行器旋翼的設計及分
1、前言
四旋翼無(wú)人飛行器是一種結構緊湊、飛行方式獨特的垂直起降式飛行器, 因其起飛降落所依賴(lài)空間小, 及姿態(tài)保持能力強等優(yōu)點(diǎn), 在軍事和民用多個(gè)領(lǐng)域都有廣闊的應用前景。四旋翼飛行器采用四個(gè)旋翼作為飛行的直接動(dòng)力源，旋翼對稱(chēng)分布在機體的前后、左右四個(gè)方向，四個(gè)旋翼處于同一高度平面，且四個(gè)旋翼的結構和半徑都相同，旋翼1 和旋翼3 逆時(shí)針旋轉，旋翼2 和旋翼4 順時(shí)針旋轉，四個(gè)旋翼的設計對四旋翼無(wú)人飛行器的最大載重和平衡性有著(zhù)重要關(guān)系，由于我們無(wú)法直觀(guān)的用肉眼分析旋翼設計是否能夠滿(mǎn)足要求，所以筆者采用ANSYS 對一種四旋翼飛行器的螺旋槳進(jìn)行設計及分析，由于A(yíng)NSYS 三維建模效率低，因此采用SolidWorks 進(jìn)行設計后，再導入ANSYS 進(jìn)行相關(guān)分析和處理。
2、旋翼模型建立及調用
四旋翼飛行器螺旋槳主要是由SolidWorks 軟件建立三維模型。將模型體在SolidWorks 中另存為X_T 格式，然后啟動(dòng)ANSYS 軟件，在對話(huà)框中導入四旋翼飛行器旋翼模型X_T 文件。定義單元類(lèi)型，采用三維實(shí)體單元，然后定義材料屬性，定義彈性模量為 8.3 GPa，泊松比為 0.28，密度為 1180 kg/m3，接下來(lái)對旋翼模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。再在模型上添加面1、面2 為固定面。同時(shí)在xcomponent、y component、z component 三欄分別輸入0。在inertial中Rotation Velocity 欄中的magnitude 中輸入參數60，即角速度60rad/s。以螺旋槳中心孔的軸線(xiàn)為旋轉軸。在后處理階段選擇solution 工具欄的stress 中的Equivalent, 以觀(guān)察等效應力。選擇solution 工具欄的strain 中的Equivalent, 以觀(guān)察等效應變。選擇solution 工具欄的Deformation 中的total, 以觀(guān)察總應變。
3、ANSYS 分析
結合四旋翼飛行器螺旋槳以60rad/s 轉動(dòng)時(shí)的應力圖、應變圖及總的應變。我們可以看出螺旋槳螺旋槳的應力分布，其中顏色有藍色到紅色逐漸增加。我們可以看出螺旋槳螺旋槳的.應變分布，其中顏色有藍色到紅色逐漸增加，應變可以看出與應力大致吻合。我們可以看出螺旋槳螺旋槳的總應變分布，其中顏色有藍色到紅色逐漸增加。分析可以得出旋翼設計安全可靠。
4、結束語(yǔ)
本文以四旋翼飛行器螺旋槳為研究對象，先用SolidWorks 軟件對四旋翼飛行器螺旋槳進(jìn)行建模，然后將SolidWorks 模型導入ANSYS中進(jìn)行螺旋槳的受力分析，最后得出四旋翼飛行器螺旋槳的所受的應力圖、應變圖及總的應變，為螺旋槳的結構優(yōu)化提供了必要的參數。
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