在实际的建模操作中,旋翼材料的选取也是影响振动形式的主要因素之一。并且越来越多的旋翼开始采用复合材料来代替单一的金属材料。一些独特的材料可以提高复合材料的性能,例如石墨与环氧树脂复合的材料以及玻璃与环氧树脂复合的材料都是旋转运动下理想的材料。复合材料经常被用作“黑铝”材料,也就是说复合材料制成的桨叶可以表现出和金属桨叶几乎一样的性能,但其实他们确有着金属材料没有的优异的性能。复合材料桨叶取代金属材料桨叶的主要原因就是其优越的疲劳性能。相同的重量,复合材料的强度和刚度都要大于金属材料。正因为如此,在直升机旋翼的强振动强疲劳情况下更适合复合材料的使用。使用复合材料可以制成强度远远大于金属桨叶的桨叶,或者设计成“无限寿命”以至于它将和直升机的寿命一样长。
尽管现在人们都会想到用复合材料来代替金属材料设计桨叶,但是它的全部潜能还远远没能被人们所认识到。导致这样原因主要是复合材料的性能还不能被现有分析手段预测出来,也就是说还不能达到那个能让相关工业完全相信其安全性的标准。正应为如此,复合材料的设计才显得相当的保守。主要原因就是复合材料内部存在着明显的各项异性,不同于金属材料的各项同性,也就导致了当下主要的有限元分析手段在这一领域很难对复合材料的动力学特性进行建模分析。这也是当下梁理论面临的主要的问题,但这也恰恰是梁理论接下来发展的前景[12]。
参考文献[8]中介绍的一种利用模态变换和状态空间理论求解多自由度系统动力学特性和动态响应的方法,并且以简单的悬臂梁模型为例介绍了如何利用有限元模态分析求解模型的特征值和特征向量并建立状态空间模型,并对结构动态响应进行简化计算分析的过程。
在文献[9]中以欧拉-伯努利梁的弯曲振动为例,推导用广义坐标描述的动力学方程。
将满足几何边界条件的假设模态(x)带入w(x,t)(x)q(t)计算梁的动能和势能,根
据质量矩阵和刚度矩阵表达出动能和势能的矩阵形式。
文献[10]中提及到在实际工程问题中模型较为复杂,通常不能求数值解,需要编译或应用计算软件,利用电子计算机作数值计算。
Octave的欧拉梁动力学国内外研究研究(2):http://www.youerw.com/yanjiu/lunwen_91369.html