基于GA-ESO的變形柔性機構綜合優(yōu)化方法及其應用.pdf

1、針對在飛機設計中，采用傳統(tǒng)鉸鏈機構會使機翼表面產(chǎn)生不連續(xù)變化而導致氣流提早分離的問題。本文從柔性機構實現(xiàn)連續(xù)平滑的形狀變化的技術出發(fā)，以實現(xiàn)變彎度機翼前緣的形狀變化為應用目標，研究了用二維柔性機構實現(xiàn)期望的形狀變化的拓撲尺寸綜合優(yōu)化方法和實現(xiàn)機翼前緣形狀變化的可行性問題。 本文首先在系統(tǒng)研究柔性機構設計方法的基礎上，重點研究了二進制基結(jié)構參數(shù)化方法、遺傳優(yōu)化算法(GA)和漸進結(jié)構優(yōu)化算法(ESO)，并進行了給定初始形狀曲線和期望

2、形狀曲線的可行性分析以及優(yōu)化過程個體結(jié)構的有限元分析，從而為柔性機構實現(xiàn)形狀變化的優(yōu)化設計奠定了理論基礎。 其次，本文在基于二進制基結(jié)構法對設計區(qū)域參數(shù)化的基礎上，建立了形狀變化柔性機構的優(yōu)化數(shù)學模型；采用二進制編碼技術和實數(shù)編碼技術建立混合變量遺傳算法優(yōu)化模型；結(jié)合機翼前緣形狀變化設計實例，采用MATLAB7.1進行了優(yōu)化設計計算，并甩ANSYS對優(yōu)化結(jié)果進行了分析驗證。結(jié)果表明：柔性機構可實現(xiàn)機翼前緣形狀連續(xù)平滑變化要求，且

3、采用遺傳算法能達到拓撲和尺寸同時優(yōu)化以及消除灰色區(qū)域(grey area)的目的。為了解決遺傳算法優(yōu)化結(jié)果模型中存在的低效率或無效單元問題，本文還提出了在GA優(yōu)化過程中引入ESO思想，形成一種新的GA-ESO算法。結(jié)合實例分析驗證了GA-ESO算法的可行性，并且結(jié)果表明：這一算法不僅能有效消除優(yōu)化結(jié)果中的不良單元，而且能提高優(yōu)化效率，改善優(yōu)化結(jié)果，同時對優(yōu)化結(jié)構模型無需進行后處理。 本文還針對較高外載荷作用下柔性機構實現(xiàn)機翼前緣