發(fā)布時間：2017-11-11 12:15

  本文關鍵詞：復合材料翼盒結構氣動彈性優(yōu)化問題研究

  更多相關文章： 顫振 發(fā)散 復合材料 氣彈優(yōu)化 遺傳算法

【摘要】：飛行器設計是一項復雜且需要不斷反復的工作,需要在很多互相矛盾的要求之間進行權衡。比如,在保證盡可能高的顫振/發(fā)散速度的同時,還要滿足足夠的靜強度要求以及盡可能低的重量。隨著材料工業(yè)的長足發(fā)展,復合材料由于比強度高、比剛度大的特性,逐漸成為飛行器設計時的首選。以強度和氣動彈性穩(wěn)定性為約束條件,以總體質量最輕為目標函數(shù),尋找最優(yōu)的結構設計方案,這就是典型的結構氣彈優(yōu)化問題。在傳統(tǒng)計及氣彈約束的優(yōu)化方法中,氣彈約束一般采用頻域方法計算,但該方法所得的阻尼信息往往失真；優(yōu)化方法一般基于梯度信息,但該方法存在很多固有缺陷,如：容易陷入局部最優(yōu)。本文在拉氏域中進行顫振計算,采用遺傳算法對復合材料翼盒結構進行優(yōu)化,力圖解決上述問題。具體研究工作和結論如下：1)從氣彈問題的運動方程入手,討論了氣彈穩(wěn)定性分析的多種方法,包括k法、pk法、p法和根軌跡法。pk法和k法可以快速確定顫振和發(fā)散速度,但得到的阻尼信息是無意義(k法)或近似的(pk法)。拉氏域方法,如p法和根軌跡法可以有效解決該問題,但難于快速獲取拉氏域下有阻尼運動狀態(tài)的氣動載荷。通過有理函數(shù)擬合的方法,將頻域氣動力延拓至拉氏域,并在狀態(tài)空間模型下進行系統(tǒng)矩陣的特征值問題求解。2)為了解決“模態(tài)交叉”的問題,發(fā)展了一種基于左特征向量的模態(tài)跟蹤方法——正交檢驗法,與傳統(tǒng)的MAC值法相比具有更高的穩(wěn)定性；通過算例檢驗了正交檢驗法的穩(wěn)定性,并將根軌跡法與pk法進行了對比,驗證了其有效性。3)為了克服傳統(tǒng)梯度法的缺陷,針對復合材料翼盒建立了基于遺傳算法的優(yōu)化平臺,能夠同時考慮靜強度、氣彈穩(wěn)定性等多學科的約束條件,且易于處理復合材料翼盒中的離散變量問題,其中包括靜強度分析模塊、氣彈穩(wěn)定性分析模塊和優(yōu)化分析模塊。4)分別在三種工況下對某翼盒結構進行優(yōu)化：首先將翼盒材料定義為全金屬,考慮其在氣彈穩(wěn)定性約束下的優(yōu)化問題,此時設計變量較少,優(yōu)化結果可與文獻數(shù)據(jù)對比驗證上述優(yōu)化平臺的可靠性；接著將金屬蒙皮改為復合材料蒙皮,考慮其在靜強度約束下的優(yōu)化問題,驗證了優(yōu)化平臺對復合材料翼盒的優(yōu)化能力；最后引入氣彈穩(wěn)定性約束,將經(jīng)過優(yōu)化的模型臨界速度提高100%。
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V215.3;TB33

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 任智毅;金海波;丁運亮;;基于氣動力分段表達的顫振求解方法與模態(tài)跟蹤技術的應用[J];空氣動力學學報;2014年02期

2 高怡寧;譚申剛;蒲利東;;基于最小狀態(tài)法的氣動力有理函數(shù)擬合精度影響因素研究[J];航空科學技術;2014年03期

3 吳志剛;宋晨;楊超;;顫振分析中的模態(tài)跟蹤技術[J];北京航空航天大學學報;2010年02期

4 謝長川;胡薇薇;楊超;;顫振分析中的特征值排序問題[J];數(shù)學的實踐與認識;2007年18期

5 宋晨;楊超;吳志剛;;3種氣動彈性狀態(tài)空間建模方法的對比[J];航空學報;2007年S1期

6 修英姝;崔德剛;;復合材料層合板穩(wěn)定性的鋪層優(yōu)化設計[J];工程力學;2005年06期

7 唐文艷,顧元憲,趙國忠;復合材料層合板鋪層順序優(yōu)化遺傳算法[J];大連理工大學學報;2004年02期

，

本文編號：1171357