淺談基於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。四旋翼飛行器採用四個旋翼作為飛行的直接動力源，旋翼對稱分佈在機體的前後、左右四個方向，四個旋翼處於同一高度平面，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係，由於我們無法直觀的用肉眼分析旋翼設計是否能夠滿足要求，所以筆者採用ANSYS 對一種四旋翼飛行器的螺旋槳進行設計及分析，由於ANSYS 三維建模效率低，因此採用SolidWorks 進行設計後，再匯入ANSYS 進行相關分析和處理。

　　2、旋翼模型建立及呼叫

　　四旋翼飛行器螺旋槳主要是由SolidWorks 軟體建立三維模型。將模型體在SolidWorks 中另存為X_T 格式，然後啟動ANSYS 軟體，在對話方塊中匯入四旋翼飛行器旋翼模型X_T 檔案。定義單元型別，採用三維實體單元，然後定義材料屬性，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。再在模型上新增面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 中輸入引數60，即角速度60rad/s。以螺旋槳中心孔的軸線為旋轉軸。在後處理階段選擇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佈，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.應變分佈，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佈，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物件，先用SolidWorks 軟體對四旋翼飛行器螺旋槳進行建模，然後將SolidWorks 模型匯入ANSYS中進行螺旋槳的受力分析，最後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，為螺旋槳的結構最佳化提供了必要的引數。