优化方法在飞机翼面结构设计中的应用(为庆贺游兆永教授60寿辰而作)

本文首先对飞机结构多约束优化设计系统I型(YIDOYU-Ⅰ)作一简单介绍,然后描述系统在使用WUMT方法中的一些主要技术措施:引入近似概念、近似分析技术以及约束的解析求导,以减少优化设计过程中需进行的完整结构分析次数、求导次数和每次的计算量,为飞机设计部门提供了一个实用、高效、可靠的大型应用程序系统。最后略谈系统的发展概况。

基于有限元模型的机翼结构综合优化方法与仿真

针对复合材料场景下机翼结构设计理论的缺失,文中通过引入有限元模型进行机翼的仿真与分析,提出了一套全流程的综合设计方法。该方法基于材料强度、刚度与机翼稳定性的要求,通过传力分析、静强度优化、稳定性优化3个流程得到机翼的打样结构。使用有限元方法对打样结构进行计算机数学建模,结合材料的结构效率指标要求进行迭代优化,从而得到机翼结构的最终方案。文中使用某型号无人机机翼的相关参数进行了方法验证,获得结构效率为92.9%的设计方案,在尽量满足机翼强度与刚度的情况下,减小了材料的浪费。方案中的临界失稳应变接近实际环境,证明了机翼结构布局合理,且有较强的承载能力。

组合体无人机单体机翼构型设计与拓扑优化

轻量化是飞行器设计及优化的关键指标,直接影响飞行器的作战效能。该文针对大展弦比组合式无人机中的单体无人机承力结构设计及轻量化设计需求,建立组合体无人机单体机翼框架模型,提出了在气动循环载荷作用和疲劳寿命的约束下,对机翼主要传力构件进行拓扑优化的整体设计优化方法:首先,通过有限元方法分析机翼全工况下气动载荷;其次,在极限载荷循环作用下分析机翼全域的疲劳寿命特性;最后,通过拓扑优化技术对单体机翼承力框架进行体积优化设计,优化后机翼框架减重35%,有效实现了机翼框架的轻量化设计目标。