有限包络圆族的快速生成方法及其在二维布局优化中的应用

为了有效地实施有限包络圆族方法(FCM),大幅度减少包络圆数目,达到一圆多用、圆尽其用的目的,提出3种FCM自动化建模方法:二分法、三步划分法和带间隙的改进三步划分法.二分法利用组件各边长度和设置的容差大小得到该边的候选包络圆,若该圆不满足组件所有边的容差要求,则将该边不断地对分,直至所得到的包络圆满足各边的容差要求;三步划分法和带间隙的改进三步划分法则以组件区域为划分对象,依次对组件多边形凸顶角、凸扇形区和多边形各边剩余线段划分包络圆,且带间隙的改进三步划分法则允许包络圆在组件边界上以适当的间隙分布.最后通过算例表明,三步划分法和带间隙的改进三步划分法能用尽量少的包络圆逼近二维组件,在组件装填布局优化设计中明显提高了组件装填布局优化效率.

部件级多组件结构系统的整体式拓扑布局优化

基于多组件结构系统整体式拓扑布局优化设计方法,研究了同时含有部件布局、组件布局、主结构框架构型和部件结构构型4类设计变量的复杂系统协同优化设计问题,是整体式拓扑布局优化设计面向复杂飞行器结构系统设计的拓展。采用多点约束(MPC)模拟组件、部件及支撑结构之间的刚性连接,采用有限包络圆方法(FCM)解决组件之间、组件与设计域边界之间的几何干涉问题。通过整体式拓扑布局的刚度优化设计,部件和组件均可以获得优化的布局位置,同时主结构框架构型和部件结构构型获得优化的结构样式,充分体现了整体式拓扑布局优化设计方法应用于复杂结构系统设计的能力。