本文關(guān)鍵詞：基于代理模型的L型雙加筋板結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)

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【摘要】：加筋板結(jié)構(gòu)作為航空航天結(jié)構(gòu)中的重要組成部分,在飛行過(guò)程中會(huì)受到不同形式的隨機(jī)載荷激勵(lì),充分了解加筋板結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)特性是此類結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。此外,提高結(jié)構(gòu)性能、減輕結(jié)構(gòu)重量等是現(xiàn)代航空航天結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要主題。本文以典型加筋板結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)特性為目標(biāo),主要研究其模型修正、優(yōu)化設(shè)計(jì)方法,并進(jìn)行了優(yōu)化前后的試驗(yàn)驗(yàn)證。簡(jiǎn)要敘述了建立代理模型常用的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法、近似方法和評(píng)價(jià)指標(biāo),結(jié)合典型函數(shù)算例對(duì)代理模型的建模精度進(jìn)行了比較,通過(guò)比較給出了各模型在確定性仿真中的適用性。同時(shí),在試驗(yàn)設(shè)計(jì)點(diǎn)中引入高斯白噪聲,模擬不確定性干擾,比較了各代理模型處理噪聲的能力;為了能反映優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)應(yīng)于每一組迭代參數(shù)下結(jié)構(gòu)的真實(shí)形式,基于MSC.Patran的參數(shù)化建模功能,建立了L型雙加筋相似結(jié)構(gòu)的參數(shù)化模型。對(duì)于模型中成組的螺栓連接,分別采用基于幾何特征的Bush和Beam連接單元建模,并比較了不同連接建模方式引起的結(jié)構(gòu)響應(yīng)誤差;對(duì)加筋板結(jié)構(gòu)進(jìn)行了模態(tài)分析,通過(guò)對(duì)比計(jì)算模態(tài)分析和試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析的結(jié)果,評(píng)價(jià)了兩者之間的相似性。計(jì)算了結(jié)構(gòu)模型匹配MAC值較高的5階頻率對(duì)預(yù)選剛度的靈敏度,并將3個(gè)靈敏度值較高的切向剛度作為修正參數(shù),對(duì)此5階頻率作了修正。對(duì)比修正前后模型對(duì)應(yīng)階次的頻率誤差可知,模型修正縮小了計(jì)算和試驗(yàn)之間的誤差,達(dá)到模型修正的目的;最后,基于修正后的有限元模型,通過(guò)有限元分析與數(shù)值計(jì)算接口,建立設(shè)計(jì)參數(shù)和約束函數(shù)、目標(biāo)函數(shù)之間的代理模型。采用遺傳算法和粒子群優(yōu)化算法,分別基于有限元模型和代理模型,對(duì)L型雙加筋結(jié)構(gòu)中指定區(qū)域的最大應(yīng)力RMS值進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)優(yōu)化前后結(jié)構(gòu)最大應(yīng)力位置和大小的試驗(yàn)比較,驗(yàn)證了優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的可行性。
【關(guān)鍵詞】：加筋板 代理模型 參數(shù)化建模 模型修正 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V221
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-15
• 第一章 緒論15-21
• 1.1 選題背景及意義15-16
• 1.2 課題主要的問(wèn)題及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-19
• 1.2.1 加筋板建模方法16-18
• 1.2.2 結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)18-19
• 1.3 本課題來(lái)源及研究目標(biāo)19-20
• 1.4 本文的研究?jī)?nèi)容20-21
• 第二章 代理模型建模方法的比較研究21-35
• 2.1 引言21-22
• 2.2 代理模型22-30
• 2.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法22-26
• 2.2.2 近似方法26-29
• 2.2.3 代理模型的檢驗(yàn)29-30
• 2.3 攝動(dòng)理論及實(shí)現(xiàn)方法30-31
• 2.3.1 攝動(dòng)法及其基本原理30
• 2.3.2 攝動(dòng)方法的實(shí)現(xiàn)30-31
• 2.4 算例31-33
• 2.5 本章小結(jié)33-35
• 第三章 加筋壁板參數(shù)化建模及有限元分析35-47
• 3.1 引言35-36
• 3.2 MSC.Patran參數(shù)化建模方法36-39
• 3.2.1 MSC.Patran簡(jiǎn)介36
• 3.2.2 MSC.Patran參數(shù)化建模方法36-39
• 3.3 加筋壁板參數(shù)化建模39-42
• 3.3.1 定義參數(shù)39-40
• 3.3.2 幾何模型及網(wǎng)格劃分40
• 3.3.3 連接的建模40-41
• 3.3.4 模型的材料及屬性賦予41-42
• 3.4 加筋壁板模態(tài)分析42-45
• 3.4.1 試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析42-44
• 3.4.2 加筋壁板模態(tài)分析評(píng)價(jià)44-45
• 3.5 本章小結(jié)45-47
• 第四章 加筋板結(jié)構(gòu)有限元模型修正47-58
• 4.1 引言47-48
• 4.2 模型修正基本原理48-51
• 4.2.1 模型修正方法48
• 4.2.2 模型修正實(shí)現(xiàn)48-50
• 4.2.3 模型相關(guān)性分析50-51
• 4.2.4 模型修正一般流程51
• 4.3 加筋板結(jié)構(gòu)的靈敏度分析51-52
• 4.4 雙加筋結(jié)構(gòu)試驗(yàn)與仿真相關(guān)性分析52-54
• 4.5 基于模態(tài)試驗(yàn)的模型修正54-57
• 4.6 本章小結(jié)57-58
• 第五章 加筋板結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)58-78
• 5.1 引言58-59
• 5.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法59-65
• 5.2.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型59-60
• 5.2.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)算法60-64
• 5.2.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)步驟64-65
• 5.3 加筋板結(jié)構(gòu)隨機(jī)振動(dòng)分析65-67
• 5.3.1 隨機(jī)振動(dòng)理論65-66
• 5.3.2 加筋板隨機(jī)振動(dòng)仿真分析66-67
• 5.4 加筋板結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)67-76
• 5.4.1 最大動(dòng)應(yīng)力描述及其定位方法67-68
• 5.4.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程及結(jié)果比較68-72
• 5.4.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)試驗(yàn)驗(yàn)證72-76
• 5.5 本章小結(jié)76-78
• 第六章 總結(jié)與展望78-80
• 6.1 本文研究工作總結(jié)78
• 6.2 后續(xù)研究工作展望78-80
• 參考文獻(xiàn)80-86
• 致謝86-87
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文87-88
• 附件 188-89

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1036582