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空間小, 及姿態保持能力強等優點, 在軍事和民用多個領域都有廣闊的應用前景。四旋翼飛行器采用四個旋翼作為飛行的直接動力源，旋翼對稱分布在機體的前后、左右四個方向，四個旋翼處于同一高度平面，且四個旋翼的結構和半徑都相同，旋翼1 和旋翼3 逆時針旋轉，旋翼2 和旋翼4 順時針旋轉，四個旋翼的設計對四旋翼無人飛行器的最大載重和平衡性有著重要關系，由于我們無法直觀的用肉眼分析旋翼設計是否能夠滿足要求，所以筆者采用ANSYS 對一種四旋翼飛行器的螺旋槳進行設計及分析，由于ANSYS 三維建模效率低，因此采用SolidWorks 進行設計后，再導入ANSYS 進行相關分析和處理。

　　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ANSYS 軟件，在對話框中導入四旋翼飛行器旋翼模型X_T 文件。定義單元類型，采用三維實體單元，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，接下來對旋翼模型進行網格劃分。再在模型上添加面1、面2 為固定面。同時在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為旋轉軸。在后處理階段選擇solution 工具欄的stress 中的Equivalent, 以觀察等效應力。選擇solution 工具欄的strain 中的Equivalent, 以觀察等效應變。選擇solution 工具欄的Deformation 中的total, 以觀察總應變。

　　3、ANSYS 分析

　　結合四旋翼飛行器螺旋槳以60rad/s 轉動時的應力圖、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

　　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行建模，然后將SolidWorks 模型導入ANSYS中進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，為螺旋槳的結構優化提供了必要的參數。

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