本文關(guān)鍵詞：熱—機(jī)聯(lián)合載荷作用下結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法研究

  更多相關(guān)文章： 高速飛行器 多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化 權(quán)重系數(shù) 尺寸優(yōu)化 遺傳算法

【摘要】：在航空航天領(lǐng)域的研究中,達(dá)到更快的飛行速度和更高的飛行高度是設(shè)計(jì)師永恒不變的追求。近年來(lái)高速飛行器成為了研究熱點(diǎn)之一,隨著飛行速度的提高,飛行器會(huì)受到嚴(yán)重的氣動(dòng)加熱,為了獲得質(zhì)量更輕的結(jié)構(gòu)型式,需要在既受到機(jī)械載荷又受到熱載荷作用下進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì),這是高速飛行器設(shè)計(jì)的難點(diǎn)之一。本文以二維結(jié)構(gòu)作為研究對(duì)象,進(jìn)行了熱-機(jī)載荷作用下結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的研究。首先進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化方法研究。一般來(lái)說(shuō),在機(jī)械載荷作用下,結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)可以以結(jié)構(gòu)力柔度最小作為設(shè)計(jì)目標(biāo),而在熱載荷作用下,可以以結(jié)構(gòu)熱柔度最小作為設(shè)計(jì)目標(biāo)。在綜合分析以上兩種單目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化方法的基礎(chǔ)之上,采用權(quán)重系數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)力柔度和結(jié)構(gòu)熱柔度進(jìn)行加權(quán)的方法,構(gòu)建綜合考慮熱-機(jī)載荷聯(lián)合作用下的拓?fù)鋬?yōu)化目標(biāo)函數(shù),并利用Matlab軟件進(jìn)行編程,實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化。然后以拓?fù)鋬?yōu)化的結(jié)構(gòu)構(gòu)型進(jìn)行結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化,在結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化的研究過(guò)程中,編寫(xiě)python程序進(jìn)行軟件Abaqus和ModeFRONTIER的交互,使用遺傳算法實(shí)現(xiàn)了熱-機(jī)聯(lián)合載荷作用下的結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化。最后綜合使用拓?fù)鋬?yōu)化和尺寸優(yōu)化,對(duì)一同時(shí)承受機(jī)械載荷和熱載荷的二維板算例進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),驗(yàn)證了所提出的優(yōu)化方法的正確性和有效性,達(dá)到了減輕結(jié)構(gòu)重量的目的。
【關(guān)鍵詞】：高速飛行器 多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化 權(quán)重系數(shù) 尺寸優(yōu)化 遺傳算法
【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】：2016
【分類號(hào)】：V221
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 注釋表11-12
• 縮略詞12-13
• 第一章 緒論13-20
• 1.1 引言13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-19
• 1.2.1 結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化14-17
• 1.2.2 結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化17-19
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容和組織結(jié)構(gòu)19-20
• 第二章 熱-機(jī)聯(lián)合載荷作用下結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)基本理論20-32
• 2.1 引言20
• 2.2 傳熱學(xué)基本理論20-22
• 2.2.1 熱傳導(dǎo)20-21
• 2.2.2 熱對(duì)流21
• 2.2.3 熱輻射21-22
• 2.2.4 導(dǎo)熱方程22
• 2.2.5 邊界條件22
• 2.3 熱彈性力學(xué)基本理論22-24
• 2.3.1 熱應(yīng)變23
• 2.3.2 熱應(yīng)力23-24
• 2.4 多目標(biāo)優(yōu)化24-27
• 2.4.1 多目標(biāo)優(yōu)化模型24-25
• 2.4.2 多目標(biāo)優(yōu)化最優(yōu)解25-26
• 2.4.3 多目標(biāo)優(yōu)化算法26-27
• 2.5 拓?fù)鋬?yōu)化27-32
• 2.5.1 拓?fù)鋬?yōu)化方法27
• 2.5.2 拓?fù)鋬?yōu)化模型27-28
• 2.5.3 拓?fù)鋬?yōu)化不同形式28-30
• 2.5.3.1 最小力柔度設(shè)計(jì)28-29
• 2.5.3.2 強(qiáng)度設(shè)計(jì)29
• 2.5.3.3 最小熱柔度設(shè)計(jì)29
• 2.5.3.4 熱強(qiáng)度設(shè)計(jì)29-30
• 2.5.4 拓?fù)鋬?yōu)化的數(shù)值不穩(wěn)定現(xiàn)象30-32
• 第三章 熱-機(jī)聯(lián)合載荷作用下結(jié)構(gòu)的拓?fù)鋬?yōu)化32-46
• 3.1 概述32
• 3.2 拓?fù)鋬?yōu)化目標(biāo)函數(shù)和約束條件的選擇32-34
• 3.3 結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化迭代過(guò)程34-36
• 3.4 結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化過(guò)程分析36-37
• 3.5 數(shù)據(jù)過(guò)濾處理37-39
• 3.5.1 單元靈敏度過(guò)濾技術(shù)37-38
• 3.5.2 單元密度過(guò)濾技術(shù)38-39
• 3.6 有限元分析39-43
• 3.6.1 溫度場(chǎng)的求解39
• 3.6.2 位移場(chǎng)的求解39-40
• 3.6.3 有限元分析驗(yàn)證算例40-43
• 3.6.3.1 溫度場(chǎng)的驗(yàn)證算例40-41
• 3.6.3.2 位移場(chǎng)的驗(yàn)證算例41-43
• 3.7 結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化驗(yàn)證算例43-45
• 3.8 本章小結(jié)45-46
• 第四章 熱-機(jī)聯(lián)合載荷作用下結(jié)構(gòu)的尺寸優(yōu)化及其與拓?fù)鋬?yōu)化的關(guān)聯(lián)46-55
• 4.1 引言46
• 4.2 熱-機(jī)聯(lián)合載荷作用下結(jié)構(gòu)的尺寸優(yōu)化46-50
• 4.2.1 有限元分析和前后處理47-48
• 4.2.2 結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化迭代過(guò)程48-50
• 4.3 熱-機(jī)聯(lián)合載荷作用下結(jié)構(gòu)的尺寸優(yōu)化與拓?fù)鋬?yōu)化的關(guān)聯(lián)50-54
• 4.3.1 力柔度權(quán)重系數(shù)為1時(shí)拓?fù)鋬?yōu)化與尺寸優(yōu)化的關(guān)聯(lián)51-52
• 4.3.2 力柔度權(quán)重系數(shù)為0時(shí)拓?fù)鋬?yōu)化與尺寸優(yōu)化的關(guān)聯(lián)52
• 4.3.3 力柔度權(quán)重系數(shù)介于0到 1 時(shí)拓?fù)鋬?yōu)化與尺寸優(yōu)化的關(guān)聯(lián)52-54
• 4.4 本章小結(jié)54-55
• 第五章 熱-機(jī)聯(lián)合載荷作用下結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法的綜合應(yīng)用55-65
• 5.1 引言55
• 5.2 算例簡(jiǎn)介55-56
• 5.3 結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果56-57
• 5.4 結(jié)構(gòu)綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果57-64
• 5.4.1 初步拓?fù)鋬?yōu)化及尺寸優(yōu)化57-59
• 5.4.2 對(duì)初步優(yōu)化結(jié)果的分析59-61
• 5.4.3 進(jìn)一步拓?fù)鋬?yōu)化及尺寸優(yōu)化61-62
• 5.4.4 對(duì)進(jìn)一步優(yōu)化結(jié)果的分析62-64
• 5.5 本章小結(jié)64-65
• 第六章 總結(jié)與展望65-67
• 6.1 研究工作的總結(jié)65
• 6.2 研究工作的展望65-67
• 參考文獻(xiàn)67-71
• 致謝71-72
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的文章72-73
• 附錄 拓?fù)鋬?yōu)化程序73-76

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本文編號(hào)：634486