機(jī)身低速顫振模型的芯板拓?fù)鋬?yōu)化.pdf

1、任何飛行器的設(shè)計(jì)，必須經(jīng)過(guò)大量的風(fēng)洞試驗(yàn)才能完成從地面到空中的飛躍?；谙嗨颇Ｐ偷娘L(fēng)洞實(shí)驗(yàn)是飛行器研制過(guò)程中的必經(jīng)環(huán)節(jié)之一。 某用于低速顫振風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)的飛機(jī)模型，其機(jī)身模型依據(jù)其頻率可模擬為承載的芯板結(jié)構(gòu)及模擬機(jī)身外形的柵格結(jié)構(gòu)。其中在以往在芯板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，均是依據(jù)傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，將其劃分為相對(duì)芯板平面中心對(duì)稱的多塊不同厚度的區(qū)域。該設(shè)計(jì)方法存在諸多如過(guò)于依賴設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)、設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、耗費(fèi)大量人力物力等問(wèn)題，且設(shè)計(jì)出的結(jié)構(gòu)

2、制造十分困難，工序過(guò)多。因此需要一種能夠有效解決以上問(wèn)題的設(shè)計(jì)方法，以期得到更新穎的加工容易、工序簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)。 本文利用近年來(lái)發(fā)展的雙向漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法，對(duì)芯板結(jié)構(gòu)進(jìn)行基于頻率的拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，得到了較好的優(yōu)化結(jié)構(gòu)。 首先用改進(jìn)的雙向漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法建立了以多階頻率為目標(biāo)，體積為約束的連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化模型，引入了敏度再分配和人為控制相結(jié)合的棋盤格式的抑制方法，并對(duì)單元的添加和刪除原則進(jìn)行了探討

3、。其次，在有限元分析軟件中建立了芯板結(jié)構(gòu)模型，進(jìn)行模態(tài)分析后得到了結(jié)構(gòu)的固有頻率值和體積等特性參數(shù)，為后續(xù)的拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)提供了優(yōu)化目標(biāo)和約束。然后以有限元軟件ANSYS實(shí)現(xiàn)拓?fù)鋬?yōu)化的模態(tài)分析部分，與數(shù)學(xué)軟件MATLAB實(shí)現(xiàn)基于頻率的雙向漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化算法結(jié)合使用，編制了通用的針對(duì)板殼結(jié)構(gòu)的頻率拓?fù)鋬?yōu)化程序。將優(yōu)化程序應(yīng)用于芯板結(jié)構(gòu)的頻率優(yōu)化設(shè)計(jì)，得到了比較理想的優(yōu)化結(jié)果。最后提取了拓?fù)鋱D的輪廓，構(gòu)建了新的結(jié)構(gòu)，表明該方法的有效性和實(shí)用性。