基于有限元的四旋翼无人机碳纤维结构优化设计与固有模态分析

• 作者: 代海亮 刘峰 喻辉 高鸿渐
• 来源期刊: 玻璃钢/复合材料
• 学科: 工学
• 关键词: 四旋翼 无人机 有限元 碳纤维 结构优化
• 年，卷（期）: 2017,（4）
• 所属期刊栏目: 基础研究
• 页码范围: 17-23
• 页数: 7页
• 分类号: TB332
• 字数: 2846字
• 语种: 中文

摘要

根据消费级四旋翼无人机性能要求,设计了一款质量轻、强度高、航时长、构型简洁的全碳纤维结构消费级四旋翼无人机.建立了四旋翼无人机结构有限元模型,对额定载荷下无人机的结构应力进行了分析.基于最大应力强度准则,对无人机结构强度进行了校核.分析了结构的稳定性,计算了初始结构失稳临界载荷和失稳模态.基于最小重量要求对无人机初始结构的碳纤维铺层进行了优化设计.对优化后的结构进行了固有振动分析,给出了结构的前四阶固有频率和振动模态.优化后的结构在2 g过载下,极限载荷是最大使用载荷的2.57倍,失稳临界载荷是最大载荷的2.09倍,满足设计目标和要求.优化后的结构重量减少了21％,降低为108.6 g,有效载荷约为机体结构重量的3倍.