基于刚度要求的飞机机翼结构优化设计方法研究

bb20920d · 发表于 2022-5-10 10:04:00

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雅宝题库解析：
刚度设计是飞机结构设计中不可缺少的部分，随着对飞机速度要求的不断提高，飞机结构的刚度设计题目显得愈来愈重要。机翼作为飞机主要的承力部件，在飞机的使用过程中承受较大的载荷，若其结构不满足刚度要求，将会严重影响飞机的性能，甚至导致严重的气动弹性题目。然而，在大多的飞机设计部门中刚度设计一般都是作为校核工作来开展的，其工作量大，效率也较低。鉴于此，论文提出在飞机设计初期优先考虑刚度因素，将机翼沿展向剖面刚度指标作为约束条件，对机翼进行尺寸优化设计，从而得到满足刚度要求且质量较轻的结构。论文首先研究了机翼刚度指标的提出方法，并基于原准机刚度指标推算方法得到机翼刚度指标分布规律。然后归纳总结了加筋薄壁结构刚度特性计算方法，对结构模型的理想化与分析计算方法作了详细的阐述。再次，分析研究了基本遗传算法的原理与特点，并针对其不足之处作了改进，提高了遗传算法的收敛速度与全局寻优能力，并应用改进的遗传算法进行机翼结构优化设计，在满足刚度指标要求的情况下，设计出合理的机翼结构。针对现阶段刚度校核工作的复杂性与必要性，本文应用CATIAAutomation 二次开发技术设计开发出一款高效的刚度快速分析计算软件，并应用于优化设计得到的三维CAD 机翼模型，对其进行刚度特性分析，结果表明优化设计得到的机翼沿展向刚度分布满足刚度指标要求，二者具有较好的一致性。最后，应用Patran/Nastran 进行机翼有限元建模与分析，进一步验证了优化设计方法的正确性与合理性。论文研究结果表明基于刚度要求的机翼结构优化设计是可行且合理的，其对提高飞机机翼结构初步设计工作效率具有非常明显的现实意义。

基于刚度要求的飞机机翼结构优化设计方法研究

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