多开口NURBS整体曲筋加强板的优化设计研究

发布时间：2021-01-15 07:23

　　由于加筋结构具有较高的比高度和比强度,目前被广泛用于航空航天工业。同时,为了满足装配、管路铺设等需求,这类薄壁结构的开口不可避免,将会引起结构材料与应力的不连续。在飞行过程中,开口的不连续性会导致壳体的极限承载能力显著降低。因此针对薄壁结构的开口补强研究具有重要意义。相对于直筋补强,曲筋的优化设计潜力更大且补强效果更佳。故本文的研究内容为:建立多开口曲筋加强板的确定性优化设计框架以及可靠度优化设计框架,并证明曲筋开口补强相对于直筋开口补强的优势。对本文的工作阐述如下:（1）建立了曲筋加强板的确定性优化设计框架。针对典型航空加筋板算例,开展了同等工况下直筋加强板和曲筋加强板的优化设计。结果表明直筋本身会对设计空间进行缩小,而曲筋加强板中的筋条占重比更大,有更好的开口补强作用。同时,曲线加筋形成的张力场更有利于载荷沿筋条的扩散,曲线加筋还可以根据开口的相对位置和形状来自适应地改善其传力路径。（2）进一步,开展了考虑多变量的曲筋加强板的双层优化设计和多开口加筋壳的优化设计。第一个优化设计考虑了筋条的不等厚,蒙皮的分区域不等厚以及开口附近的加强环。第二个优化设计为四分之一圆柱壳结构,仅分析了筋... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 结构优化设计研究现状
        1.2.1 加筋板壳结构优化设计
        1.2.2 可靠度优化设计
    1.3 薄壁结构缺陷敏感性分析
        1.3.1 单点凹陷缺陷
        1.3.2 多点扰动载荷缺陷
        1.3.3 模态缺陷
    1.4 本文研究内容
2 结构优化设计方法
    2.1 稳定性分析方法
        2.1.1 特征值屈曲分析
        2.1.2 弧长法
        2.1.3 显式动力学分析
    2.2 代理模型优化方法
        2.2.1 多项式模型
        2.2.2 Kriging代理模型
        2.2.3 径向基函数
        2.2.4 模型的更新及精度衡量指标
    2.3 可靠度优化设计方法
        2.3.1 双层循环算法
        2.3.2 解耦算法
        2.3.3 单层循环算法
3 多开口曲筋加强板的确定性优化设计
    3.1 引言
    3.2 加筋板壳结构优化框架
        3.2.1 直筋加强板优化框架
        3.2.2 曲筋加强板优化框架
    3.3 基于优化框架的曲筋加强板的优化设计
        3.3.1 加筋板的确定性优化设计
        3.3.2 非线性承载力分析
        3.3.3 曲线加筋优势的内在机理
    3.4 本章小结
4 考虑缺陷的曲筋加强板壳优化设计
    4.1 引言
    4.2 曲筋加强板缺陷敏感性分析
    4.3 考虑多变量的曲筋加强板的双层优化设计
        4.3.1 加筋板的双层优化设计
        4.3.2 优化结果对比
    4.4 多开口加筋壳的优化设计
        4.4.1 加筋壳的优化设计
        4.4.2 优化结果对比
        4.4.3 加筋壳缺陷敏感性分析
    4.5 本章小结
5 多开口曲筋加强板的多层次可靠度优化设计
    5.1 引言
    5.2 曲筋加强板可靠度优化框架
    5.3 多开口曲筋加强板可靠度优化设计
        5.3.1 代理模型的建立
        5.3.2 基于代理模型的可靠度优化
        5.3.3 非线性承载力分析
    5.4 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：2978498