本文關(guān)鍵詞：飛行器復(fù)合材料結(jié)構(gòu)彈性剛度剪裁優(yōu)化設(shè)計技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：飛機復(fù)合材料結(jié)構(gòu)綜合優(yōu)化設(shè)計是充分發(fā)揮復(fù)合材料可設(shè)計的特點、提高飛機整體性能的一種技術(shù),可以充分利用復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的彎扭耦合效應(yīng),設(shè)計出滿足結(jié)構(gòu)剛度、強度以及氣動彈性等性能指標要求且使得結(jié)構(gòu)重量更輕的飛行器結(jié)構(gòu)。 本文應(yīng)用復(fù)合材料層合板理論,嚴格推導(dǎo)了矩形機翼盒段復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)的彎扭耦合本構(gòu)方程,建立了彎扭耦合系數(shù)的解析數(shù)學(xué)表達式,分析了盒段復(fù)合材料疊層鋪向角以及整體偏轉(zhuǎn)角對彎扭耦合效應(yīng)的影響,給出了盒段彎扭剛度與鋪向角的曲線變化規(guī)律;在此理論研究工作基礎(chǔ)上,設(shè)計了矩形機翼盒段復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)的彎扭耦合優(yōu)化算法,組織了算法流程,且應(yīng)用MATLAB編制了算法程序,根據(jù)具體算例驗證了理論方法的正確性與有效性。由此,提出了有利于復(fù)合材料結(jié)構(gòu)氣動彈性設(shè)計且能夠慮及復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)損傷容限要求的幾種彈性剛度剪裁優(yōu)化方法。 針對某一具體發(fā)展型飛機全復(fù)合材料機翼結(jié)構(gòu)設(shè)計,本文應(yīng)用大型工程分析軟件ANSYS進行了其結(jié)構(gòu)有限元建模。在數(shù)值計算仿真的基礎(chǔ)上,對該機翼結(jié)構(gòu)的各構(gòu)件截面幾何參數(shù)實施了工程優(yōu)化設(shè)計。優(yōu)化設(shè)計分析中,充分應(yīng)用了復(fù)合材料盒段結(jié)構(gòu)的彎扭耦合可設(shè)計概念,在結(jié)構(gòu)有限元模型上實施了分級優(yōu)化數(shù)值計算技術(shù),最終獲得了較好的優(yōu)化結(jié)果。 本文應(yīng)用幾何建模軟件UG進行結(jié)構(gòu)幾何外形確定,然后利用ANSYS軟件進行結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化設(shè)計組織,采用APDL命令流格式,完成了一套完整的結(jié)構(gòu)建模—分析—優(yōu)化設(shè)計過程,并由此總結(jié)出諸多有意義的實際應(yīng)用經(jīng)驗。 本文建立的復(fù)合材料翼盒彎扭耦合方程、所提出的幾種復(fù)合材料結(jié)構(gòu)彈性剛度剪裁方法以及分級實用優(yōu)化設(shè)計技術(shù)對工程復(fù)合材料飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計具有一定的理論與應(yīng)用參考價值。
【關(guān)鍵詞】：復(fù)合材料結(jié)構(gòu) 彎扭耦合效應(yīng) 彈性剛度剪裁優(yōu)化 有限元模型
【學(xué)位授予單位】：西北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號】：V214.8
【目錄】：

• 第一章 緒論7-11
• 1.1 復(fù)合材料彈性剛度剪裁應(yīng)用概述7-9
• 1.1.1 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的彎扭耦合效應(yīng)與彈性剛度剪裁7-8
• 1.1.2 彈性剛度剪裁設(shè)計的軟件發(fā)展8-9
• 1.2 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計概述9-10
• 1.2.1 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的概況9
• 1.2.2 應(yīng)用有限元軟件進行復(fù)合材料結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計9-10
• 1.3 本文主要工作10-11
• 第二章 復(fù)合材料層壓板及盒段的剛度特性11-20
• 2.1 單向?qū)訅喊宓膭偠群蛷姸?/span>11-13
• 2.1.1 正軸應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系和剛度11-12
• 2.1.2 層板的偏軸應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系和剛度12-13
• 2.2 層壓板的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系13-14
• 2.3 考慮彎扭耦合效應(yīng)復(fù)合材料盒段的剛度特性14-19
• 2.3.1 層壓板方程14-16
• 2.3.2 扭轉(zhuǎn)剛度公式推導(dǎo)16-17
• 2.3.3 彎曲剛度公式推導(dǎo)17-18
• 2.3.4 翼盒的本構(gòu)方程及耦合剛度矩陣的推導(dǎo)18-19
• 2.4 小結(jié)19-20
• 第三章 復(fù)合材料翼盒的幾種剪裁方法20-38
• 3.1 改變鋪層旋轉(zhuǎn)角或某層的鋪層角20-32
• 3.1.1 理論推導(dǎo)與計算流程20-23
• 3.1.2 算例分析23-32
• 3.2 添加鋪層法32-37
• 3.2.1 層壓板彎扭耦合系數(shù)的確定32-34
• 3.2.2 單層板彎扭耦合最優(yōu)鋪層方向34-35
• 3.2.3 添加層鋪層位置的確定35-37
• 3.3 小結(jié)37-38
• 第四章 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計理論與 ANSYS優(yōu)化求解過程38-51
• 4.1 復(fù)合材料及其結(jié)構(gòu)設(shè)計方法38-40
• 4.1.1 復(fù)合材料層壓板的設(shè)計38-39
• 4.1.2 復(fù)合材料翼盒結(jié)構(gòu)設(shè)計39-40
• 4.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法的研究40-45
• 4.2.1 大型結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化問題描述40
• 4.2.2 ANSYS環(huán)境下零階優(yōu)化方法40-44
• 4.2.3 應(yīng)用遺傳算法的分析思路44-45
• 4.3 ANSYS優(yōu)化求解過程45-50
• 4.3.1 應(yīng)用 ANSYS優(yōu)化的求解步驟45-49
• 4.3.2 ANSYS優(yōu)化模板49-50
• 4.4 小結(jié)50-51
• 第五章 大型復(fù)合材料機翼結(jié)構(gòu)多參數(shù)優(yōu)化51-61
• 5.1 機翼結(jié)構(gòu)形式簡介51-52
• 5.2 模型的導(dǎo)入與有限元模型的建立52-54
• 5.2.1 幾何模型的導(dǎo)入52
• 5.2.2 有限元模型的建立52-53
• 5.2.3 優(yōu)化過程中有限元模型的建立53-54
• 5.3 復(fù)合材料板殼結(jié)構(gòu)優(yōu)化狀態(tài)變量的選取54-57
• 5.4 大型結(jié)構(gòu)的分級優(yōu)化57-60
• 5.4.1 本文結(jié)構(gòu)優(yōu)化參數(shù)的提取57-58
• 5.4.2 分級優(yōu)化法58-59
• 5.4.3 狀態(tài)變量與目標函數(shù)的提取59-60
• 5.5 小結(jié)60-61
• 第六章 結(jié)構(gòu)優(yōu)化結(jié)果分析61-70
• 6.1 分級優(yōu)化過程及結(jié)果61-66
• 6.1.1 第一步優(yōu)化結(jié)果61-62
• 6.1.2 第二步優(yōu)化結(jié)果62-63
• 6.1.3 第三步優(yōu)化結(jié)果63-65
• 6.1.4 第四步優(yōu)化結(jié)果65-66
• 6.2 優(yōu)化結(jié)果分析與討論66-69
• 6.2.1 優(yōu)化模型的強度分析66-69
• 6.2.2 優(yōu)化結(jié)果討論69
• 6.3 小結(jié)69-70
• 第七章 總結(jié)與展望70-72
• 7.1 工作總結(jié)70
• 7.2 工作展望70-72
• 致謝72-73
• 參考文獻73-75
• 碩士期間發(fā)表論文情況75-76
• 西北工業(yè)大學(xué) 學(xué)位論文知識產(chǎn)權(quán)聲明書76
• 西北工業(yè)大學(xué) 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明76

【引證文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 羅楚養(yǎng);熊峻江;益小蘇;張子龍;劉剛;;RTM整體成型復(fù)合材料翼盒的固有模態(tài)及穩(wěn)定性[J];復(fù)合材料學(xué)報;2012年03期

2 楊旭;樸春雨;;翼面復(fù)合材料結(jié)構(gòu)氣動彈性剪裁設(shè)計和工藝技術(shù)[J];復(fù)合材料學(xué)報;2012年06期

3 董永朋;霍世慧;華林;王富生;岳珠峰;;復(fù)合材料機翼剛心軸線影響因素分析[J];航空制造技術(shù);2012年11期

4 董永朋;霍世慧;華林;王富生;岳珠峰;;復(fù)合材料機翼剛心軸線影響因素分析[J];航空制造技術(shù);2012年19期

5 董永朋;霍世慧;華林;王富生;岳珠峰;;大展弦比復(fù)合材料機翼剛心分析與剪裁設(shè)計[J];中國機械工程;2013年01期

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3 王旭;前掠翼飛機復(fù)合材料氣動彈性剪裁設(shè)計分析技術(shù)研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2007年

4 萬仲;機翼非線性氣動彈性優(yōu)化設(shè)計[D];南京航空航天大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：飛行器復(fù)合材料結(jié)構(gòu)彈性剛度剪裁優(yōu)化設(shè)計技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：268478