機(jī)翼彈性比例模型結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、隨著現(xiàn)代飛機(jī)設(shè)計(jì)采用先進(jìn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和復(fù)合材料技術(shù)，結(jié)構(gòu)重量進(jìn)一步減輕，并且結(jié)構(gòu)柔性越來(lái)越大，在風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)中僅具有剛性特征相似的比例模型更難以準(zhǔn)確模擬出飛行過(guò)程中的氣動(dòng)載荷對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)的作用機(jī)理。因此，本文研究的機(jī)翼彈性比例模型結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，對(duì)精確分析飛機(jī)的氣動(dòng)力特性、研究高速風(fēng)洞中飛機(jī)的跨音速顫振特性有著重要的意義，有利于縮短飛機(jī)設(shè)計(jì)周期和降低設(shè)計(jì)成本。 連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)是目前結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究領(lǐng)域新興的熱點(diǎn)，它能使結(jié)構(gòu)材料利用

2、更經(jīng)濟(jì)、受力分布更合理，可以大大減輕結(jié)構(gòu)重量和改善結(jié)構(gòu)的性能，帶來(lái)直接的經(jīng)濟(jì)效益。因此，利用拓?fù)鋬?yōu)化方法設(shè)計(jì)機(jī)翼彈性比例模型結(jié)構(gòu)，對(duì)提高設(shè)計(jì)科學(xué)性和準(zhǔn)確性，有著重要的意義。 本文將機(jī)翼彈性比例模型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化成在指定柔度下的結(jié)構(gòu)布局反演設(shè)計(jì)，結(jié)合有限元分析技術(shù)，利用拓?fù)鋬?yōu)化方法實(shí)現(xiàn)。主要研究了以下內(nèi)容： (1)研究了連續(xù)體變密度結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化SIMV(Solid Isotropic Material WithPenaliz

3、ation)材料插值方法，推導(dǎo)了基于SIMP理論的優(yōu)化準(zhǔn)則法和移動(dòng)漸近線算法，并對(duì)數(shù)值不穩(wěn)定性現(xiàn)象作了分析。 (2)本文將機(jī)翼比例模型承載的面載荷轉(zhuǎn)化成多個(gè)集中載荷，用多個(gè)節(jié)點(diǎn)的位移值作為約束條件實(shí)現(xiàn)彈性性能相似，因此研究了多載荷工況、多位移約束下的連續(xù)體拓?fù)鋬?yōu)化方法，建立了各自的拓?fù)鋬?yōu)化模型及求解算法，并用算例進(jìn)行了驗(yàn)證。 (3)針對(duì)機(jī)翼比例模型結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，開發(fā)了一套ANSYS與MATLAB混合編程的拓?fù)鋬?yōu)化程序，方便