本文關(guān)鍵詞：薄壁加筋結(jié)構(gòu)的拓?fù)鋬?yōu)化方法研究

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【摘要】：加筋板結(jié)構(gòu)作為機(jī)翼結(jié)構(gòu)的重要組成部分,其失效形式復(fù)雜多樣,而其中常見(jiàn)的穩(wěn)定性失效又可以分為加筋板總體屈曲、蒙皮局部屈曲、筋條局部屈曲以及各種屈曲的耦合。為了在滿足加筋板結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性要求的前提下,減輕結(jié)構(gòu)重量,就必須對(duì)結(jié)構(gòu)中的筋條形式、筋條布局以及筋條和蒙皮的相關(guān)參數(shù)作出合理的選擇和優(yōu)化。目前,較為常規(guī)的薄壁加筋方法是在強(qiáng)度設(shè)計(jì)后得出等效蒙皮的情況下,通過(guò)選取合理的加筋比和厚度比對(duì)薄壁進(jìn)行加筋。該方法中對(duì)加筋比和厚度比的選取具有一定的隨意性,對(duì)穩(wěn)定性計(jì)算公式中的筋條支持系數(shù)也不能做出準(zhǔn)確的評(píng)估。本文提出一種簡(jiǎn)單高效的薄壁加筋設(shè)計(jì)流程,可以在多組加筋比和厚度比不同的設(shè)計(jì)結(jié)果中,尋找出最優(yōu)的加筋比和厚度比,并且在設(shè)計(jì)過(guò)程中及時(shí)修正筋條支持系數(shù)。對(duì)于常規(guī)薄壁加筋方法中,筋條布局形式單一,不同筋條尺寸參數(shù)不能相互獨(dú)立的問(wèn)題,本文提出一種拓?fù)鋬?yōu)化指導(dǎo)薄壁加筋的方法,該方法對(duì)將原薄壁加厚的基板進(jìn)行穩(wěn)定性約束下的拓?fù)鋬?yōu)化,以拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果中的材料分布來(lái)指導(dǎo)薄壁加筋,達(dá)到筋條布局優(yōu)化的目的,后期再對(duì)筋條布局完成后的加筋板結(jié)構(gòu)進(jìn)行二級(jí)尺寸優(yōu)化,提高結(jié)構(gòu)效率。通過(guò)有限元驗(yàn)證表明,跟常規(guī)薄壁加筋方法相比,拓?fù)鋬?yōu)化指導(dǎo)加筋能有效降低結(jié)構(gòu)重量,提高結(jié)構(gòu)效率。
【關(guān)鍵詞】：加筋板 拓?fù)鋬?yōu)化 穩(wěn)定性設(shè)計(jì) 加筋方法 SIMP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】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：V224
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 注釋表10-11
• 縮略詞11-12
• 第一章 緒論12-18
• 1.1 引言12
• 1.2 薄壁加筋結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 拓?fù)鋬?yōu)化在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用14-16
• 1.4 本文主要內(nèi)容16-18
• 第二章 拓?fù)鋬?yōu)化理論及其應(yīng)用18-31
• 2.1 拓?fù)鋬?yōu)化的數(shù)學(xué)模型及其常規(guī)算法18-22
• 2.1.1 拓?fù)鋬?yōu)化方法介紹18-20
• 2.1.2 拓?fù)鋬?yōu)化常用算法20-21
• 2.1.3 拓?fù)鋬?yōu)化中的數(shù)值不穩(wěn)定現(xiàn)象21-22
• 2.2 拓?fù)鋬?yōu)化中的變密度法22-26
• 2.2.1 變密度法的材料插值模型22-23
• 2.2.2 拓?fù)鋬?yōu)化的數(shù)學(xué)模型及優(yōu)化算法23-26
• 2.2.3 靈敏度過(guò)濾法26
• 2.3 算例分析26-29
• 2.3.1 懲罰因子對(duì)優(yōu)化結(jié)果的影響27-28
• 2.3.2 敏度過(guò)濾半徑對(duì)優(yōu)化結(jié)果的影響28-29
• 2.4 本章小結(jié)29-31
• 第三章 基于準(zhǔn)則的薄壁加筋設(shè)計(jì)方法31-44
• 3.1 加筋壁板結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)31-33
• 3.1.1 不同載荷水平對(duì)加筋結(jié)構(gòu)型式的影響31-32
• 3.1.2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及受力分析32
• 3.1.3 設(shè)計(jì)矛盾32-33
• 3.2 薄壁加筋結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)模式33-35
• 3.2.1 局部失穩(wěn)33-34
• 3.2.2 總體失穩(wěn)34-35
• 3.2.3 筋條支持系數(shù)35
• 3.3 薄壁加筋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)35-39
• 3.3.1 蒙皮和筋條的優(yōu)化36-37
• 3.3.2 肋間距的優(yōu)化37-38
• 3.3.3 三種筋條截面形式的加筋板結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)38-39
• 3.4 加筋板的有限元驗(yàn)證39-43
• 3.5 本章小結(jié)43-44
• 第四章 基于拓?fù)鋬?yōu)化方法的薄壁加筋布局設(shè)計(jì)44-56
• 4.1 BEAM單元模擬薄壁加筋結(jié)構(gòu)中的筋條44-47
• 4.1.1 Beam單元和殼單元模擬筋條44-46
• 4.1.2 利用拓?fù)鋬?yōu)化生成薄壁筋條痕跡46-47
• 4.2 基于穩(wěn)定性約束的薄壁拓?fù)鋬?yōu)化47-51
• 4.2.1 基板的拓?fù)鋬?yōu)化47-50
• 4.2.2 拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果后處理50-51
• 4.3 基于薄壁加筋結(jié)果的二級(jí)尺寸優(yōu)化51-54
• 4.3.1 拓?fù)浼咏罱Y(jié)果的尺寸優(yōu)化52-53
• 4.3.2 拓?fù)浼咏罘椒ǜＲ?guī)加筋方法的結(jié)果對(duì)比53-54
• 4.4 不同長(zhǎng)寬比薄壁的拓?fù)鋬?yōu)化筋條布局54-55
• 4.5 本章小結(jié)55-56
• 第五章 總結(jié)與展望56-58
• 5.1 全文總結(jié)56-57
• 5.2 后續(xù)工作展望57-58
• 參考文獻(xiàn)58-61
• 致謝61-62
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文62

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：830669