复合材料翼面结构优化设计及分析

复合材料具有比强度高、比刚度大、抗疲劳等诸多优异性能,在航空航天结构中得到了广泛的应用。复合材料在新研制的飞机上的应用比重也越来越高,在大型民用飞机Boeing787上,复合材料结构重量占到了全机结构重量的50%。复合材料层合板具有无与伦比的设计潜力,成为复合材料中使用最多的一种结构形式。本文以某型号飞机机翼翼盒为研究对象,建立了翼盒结构的有限元模型,以结构质量为目标函数,以位移、应变和屈曲因子为约束条件,并利用工程优化软件对复合材料翼面进行优化。整个翼面设计优化过程包括三个阶段:自由尺寸优化、层组尺寸优化和层叠次序优化。优化结果表明,通过三个阶段的优化,在满足刚度、强度和稳定性三种约束的要求下,明显减轻了翼面结构的质量。