從工程數(shù)學求解和有限元分析角度對復合材料結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分析方法進行研究,基于這兩個方面分別建立了同時考慮壁板穩(wěn)定性約束和氣動彈性約束的氣動彈性優(yōu)化技術(shù),并以大展弦比復合材料機翼為對象,進行氣動彈性綜合優(yōu)化設(shè)計。研究表明,機翼氣動彈性優(yōu)化中若不考慮穩(wěn)定性約束條件,雖然可以獲得較小結(jié)構(gòu)重量,但往往不滿足穩(wěn)定性要求;相比從有限元角度考慮結(jié)構(gòu)失穩(wěn)特征的氣動彈性綜合優(yōu)化設(shè)計方法,通過工程數(shù)學方法對機翼結(jié)構(gòu)進行分區(qū)失穩(wěn)分析優(yōu)化可以更加精準地控制變量,在滿足各項性能指標,特別是穩(wěn)定性約束的同時,進一步減輕了結(jié)構(gòu)重量,提高了結(jié)構(gòu)失穩(wěn)因子。 

【文章來源】：力學與實踐. 2020,42(05)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

有限元模型示意

根據(jù)翼面層壓壁板的一般設(shè)計原則和大展弦比機翼的受力特點，并參照對應金屬機翼剛度分布，設(shè)置優(yōu)化策略如下：上下蒙皮采用對稱均衡鋪層；蒙皮復合材料的0?，±45?，90?的鋪層比例設(shè)定為5:4:1,0?纖維參考方向為盒段中弦線方向。上下蒙皮均沿展向分為24個區(qū)域，厚度分別用不同的設(shè)計變量進行關(guān)聯(lián)優(yōu)化，發(fā)動機以外蒙皮厚度沿翼尖到翼根方向遞增，發(fā)動機以內(nèi)始到翼根方向遞減；弦向分5個區(qū)域，鋪層厚度由后緣向前緣遞減，蒙皮變量區(qū)域劃分如圖2所示；前后梁上下突緣采用6:3:1比例鋪層層合板，建模時將復合材料剛度折算為各向同性材料屬性后用桿單元建立。梁上下突緣的面積分別用不同的設(shè)計變量進行關(guān)聯(lián)優(yōu)化，前后梁上下突緣沿展向分別分為24段，如圖2所示。4 優(yōu)化結(jié)果分析

本文復合材料翼盒結(jié)構(gòu)為常規(guī)布局，采用典型的雙梁多肋、加筋蒙皮結(jié)構(gòu)。機翼上下蒙皮、翼肋、前后梁腹板采用復合材料層合板單元建模，前后梁突緣、上下桁條仍采用桿單元建模，但材料屬性采用復合材料層合板鋪層單元剛度折算的辦法進行替換；氣動力計算使用亞音速偶極子格網(wǎng)法。結(jié)構(gòu)有限元模型和氣動力模型如圖1所示。3 氣動彈性優(yōu)化設(shè)計

【參考文獻】：
期刊論文
[1]復合材料壁板鋪層參數(shù)對大展弦比機翼氣動彈性優(yōu)化的影響[J]. 周磊,萬志強,楊超.  復合材料學報. 2013(05)
[2]大型飛機復合材料機翼壁板氣動彈性優(yōu)化設(shè)計[J]. 梁路,萬志強,楊超.  中國科學:技術(shù)科學. 2012(06)
[3]非均衡鋪層壁板復合材料機翼氣動彈性分析[J]. 萬志強,邵珂,楊超,王科.  復合材料學報. 2008(01)

碩士論文
[1]復合材料前掠機翼的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計[D]. 王紅偉.南京航空航天大學 2010



本文編號：3320639