本文選題：大展弦比機翼　切入點：近似模型　出處：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：機翼是飛機的重要組成部分。機翼結(jié)構(gòu)設(shè)計目前普遍是基于歷史設(shè)計案例,根據(jù)當(dāng)前設(shè)計參數(shù)經(jīng)過修改滿足設(shè)計要求即完成,很少對設(shè)計進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化,使結(jié)構(gòu)在滿足剛強條件下更加輕質(zhì)、可靠。本文主要以某大展弦比機翼為例,研究了機翼結(jié)構(gòu)強度、剛度等重要指標(biāo)的近似建模方法,并基于近似模型建立了機翼優(yōu)化模型,設(shè)計了高效的優(yōu)化算法,實現(xiàn)對機翼結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。針對某大展弦比機翼具體結(jié)構(gòu)特點,結(jié)合飛機結(jié)構(gòu)強度計算中的經(jīng)驗公式和材料力學(xué)中的相關(guān)理論建立了機翼力學(xué)近似解析模型,包括:機翼最大應(yīng)力近似模型、機翼最大撓度近似模型和機翼翼肋扭轉(zhuǎn)角近似模型。近似模型充分考慮了原有力學(xué)模型中沒有涉及的翼梁位置、翼肋個數(shù)、分段式(內(nèi)、外翼)機翼等設(shè)計變量,為機翼結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計提供模型支持。論文建立了機翼ANSYS力學(xué)仿真模型對近似模型進(jìn)行了修正。為使機翼力學(xué)近似模型逼近仿真結(jié)果,并減少近似模型中的設(shè)計變量數(shù)量,通過大量仿真數(shù)據(jù)實驗分析,構(gòu)造相關(guān)變量間的關(guān)聯(lián)近似關(guān)系,和添加修正系數(shù)等方法,最終建立了與仿真結(jié)果逼近的含有較少未知量的力學(xué)近似模型。基于力學(xué)近似模型和機翼結(jié)構(gòu)設(shè)計要求,建立了以機翼結(jié)構(gòu)強度最大為目標(biāo),以質(zhì)量和剛度指標(biāo)為約束條件的優(yōu)化模型。針對優(yōu)化模型特點,應(yīng)用改進(jìn)的粒子群算法和遺傳算法分別對機翼結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化,分析了兩種優(yōu)化方法對模型求解的適應(yīng)性,最終獲得了基于近似模型的機翼優(yōu)化設(shè)計結(jié)果。論文對優(yōu)化后的機翼進(jìn)行了動力學(xué)分析,相比優(yōu)化前機翼結(jié)構(gòu),優(yōu)化后結(jié)構(gòu)動力學(xué)特性變化較小,即優(yōu)化后的機翼對整機的動力學(xué)特性影響較小。
[Abstract]:Wing is an important part of aircraft. At present, wing structure design is generally based on historical design cases, according to the current design parameters are modified to meet the design requirements, rarely adjust and optimize the design. The structure is more lightweight and reliable under the condition of rigid strength. In this paper, the approximate modeling method of the structural strength and stiffness of a wing with a large aspect ratio wing is studied, and the wing optimization model is established based on the approximate model. An efficient optimization algorithm is designed to optimize the wing structure. The approximate analytical model of wing mechanics is established by combining the empirical formula of aircraft structure strength calculation and the relevant theory of material mechanics, including: the approximate model of wing maximum stress. The approximate model of the maximum deflection of the wing and the approximate model of the torsional angle of the wing rib are fully considered in the approximate model, such as the position of the wing beam, the number of wings, the number of wings, and the design variables of the segmented (internal and outer wing) wing, which are not involved in the original mechanical model. In order to make the wing mechanics approximate model approach to the simulation results and reduce the number of design variables in the approximate model, the paper establishes the wing ANSYS mechanical simulation model to modify the approximate model. Based on the experimental analysis of a large number of simulation data, this paper constructs the correlation approximate relation among the related variables, and adds the correction coefficient and so on. Finally, a mechanical approximate model with less unknown quantity is established, which approximates the simulation results. Based on the mechanical approximation model and the design requirements of the wing structure, the maximum strength of the wing structure is established. According to the characteristics of the optimization model, the improved particle swarm optimization algorithm and genetic algorithm are applied to optimize the wing structure, and the adaptability of the two optimization methods to solving the model is analyzed. Finally, the results of wing optimization design based on approximate model are obtained. Dynamic analysis of the optimized wing is carried out in this paper. Compared with the optimized wing structure, the dynamic characteristics of the optimized wing structure change less. That is, the optimized wing has little effect on the dynamic characteristics of the whole machine.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V224

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本文編號：1607492