一种载荷路径可控的柔性机翼前缘拓扑优化方法

形变柔性机构拓扑优化设计是解决自适应机翼前后缘连续平滑变形的关键。针对柔性机构传统基结构法拓扑优化结果依赖于其初始结构构型产生方法,存在自由单元和不连续结构的问题,提出了一种载荷路径生成可控并避免路径交叉的方法,运用自适应遗传算法,结合机翼前缘形变柔性机构进行拓扑优化设计,分别用MATLAB编程设计计算和用ANSYS对优化结果进行了有限元形变性能分析,并与传统的载荷路径法的拓扑优化进行了对比分析和实验验证。结果表明:所采用方法有效解决了优化前初始结构构型生成的可行性问题,提高了优化的收敛速度和精度。

一种拓扑优化方法在机翼可变后缘中的研究

实现机翼在不同的飞行状态下的最优气动外形是自适应机翼的一项关键技术。针对传统铰链机构会使机翼表面产生不连续变化从而导致气流提早分离的问题,具有连续平滑变形和轻量化特点的柔性机构受到重视。根据机翼后缘在不同飞行状态下气动外形的要求,以目标形状与实际形状的距离为最小优化目标,对柔性机构进行了拓扑优化。在优化方法上,传统的拓扑优化方法因参数化对象为结构微元,不可避免的存在棋盘化等现象,本文中采用的拓扑优化方法以载荷路径为参数化对象,同时在约束中引入连接性要求,有效的避免了优化结果物理不可实现的情况。结合实例,运用Isight联合Patran、Nastran进行多学科仿真分析。结果表明:该柔性机构能够实现预期的形状变化。

基于多材料组合的柔性机翼前缘拓扑优化

柔性机构应用于变弯度自适应机翼可以实现机翼外形随飞行状态的改变而发生连续平滑变形,具有很好的应用前景。从柔性构件的材料属性出发,基于载荷路径的遗传算法,从单一材料构件和多材料组合构件两个方面,对某机翼前缘进行拓扑优化,并对多材料组合变形结果进行ANSYS仿真,经过对比分析表明,柔性机构优化中采用多材料组合局部改变材料属性比只用单材料更能达到较好的变形要求,同时可以通过寻求更广泛的材料组合使拓扑效果达到最优化。