自适应机翼复合材料柔性机构拓扑优化研究
发布时间：2021-02-11 02:04
机翼前后缘柔性机构的应用研究已成为飞机设计的热点,与传统机翼相比,自适应机翼能够实现前后缘结构的连续形状变化,这种机翼可随飞行条件的改变自动改变机翼的形状,进而提高飞机飞行性能。当前,对于机翼前后缘柔性机构的拓扑优化研究多以各向同性材料为主。相比于各相同性材料,纤维增强复合材料因其材料性能优越,应用广泛,采用复合材料设计的机翼前后缘柔性机构在结构轻量化和工程应用等方面将更具有优势。本文首先对柔性机翼的发展史以及国内外研究概况做了简单的介绍。然后重点研究了连续体拓扑优化的原理,分别讨论了单相多相材料刚性和柔性结构拓扑优化插值模型,并建立拓扑优化数学模型,详细介绍了拓扑优化过程中存在的一些数值不稳定现象及处理方法。第三,介绍了离散材料优化（DMO）法的基本原理,以DMO法为基础,与交替主动相变量算法相结合对复合材料刚性和柔性结构进行了拓扑优化设计。最后以NACA2418标准翼型前缘为研究对象,基于离散材料优化（DMO）法分别对单相材料和复合材料机翼前缘柔性机构进行拓扑优化设计。将离散材料优化（DMO）法与拓扑优化相结合,设计一种机翼前缘柔性机构来实现自适应连续变形,选定机翼前缘上10个离散...
【文章来源】：沈阳航空航天大学辽宁省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
F111机翼的前后缘结构
图 1.2 自适应柔性机翼Matthew. G 在 2003 年首次采取基础结构法对机翼的前后缘柔性机构进行拓扑优化[11],并加工制造了该柔性结构,大量的测试结果显示其能够实现机翼前后缘的连续变形。Kerr-Jia. Lu 等利指出了一种全新的形状设计柔性机构方案，并应用到机翼前缘柔性机构的研究中[12]。Santer. M 等用加载荷路径方法拓扑优化机翼前缘结构，使设计区域的结构不连续和单元离散严重等现象得到很好地解决[13]。Vasista 等同样采用载荷路径方法设计了机翼前后缘柔性前结构[14]，借助于 3D 打印技术加工制造出了该柔性机构，并进行了大量的试验测试，获得了在各种风速下机翼前后缘柔性机构变形情况的数据，如图 1.3所示。
图 1.2 自适应柔性机翼Matthew. G 在 2003 年首次采取基础结构法对机翼的前后缘柔性机构进行拓扑优化[11],并加工制造了该柔性结构,大量的测试结果显示其能够实现机翼前后缘的连续变形。Kerr-Jia. Lu 等利指出了一种全新的形状设计柔性机构方案，并应用到机翼前缘柔性机构的研究中[12]。Santer. M 等用加载荷路径方法拓扑优化机翼前缘结构，使设计区域的结构不连续和单元离散严重等现象得到很好地解决[13]。Vasista 等同样采用载荷路径方法设计了机翼前后缘柔性前结构[14]，借助于 3D 打印技术加工制造出了该柔性机构，并进行了大量的试验测试，获得了在各种风速下机翼前后缘柔性机构变形情况的数据，如图 1.3所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]各国大型主战无人机研究进展[J]. 秦亮,张继勇,郭予并. 航空制造技术. 2015(15)
[2]某型无人机复合材料尾翼的分析与优化[J]. 仲健林,马大为,乐贵高. 兵器材料科学与工程. 2013(06)
[3]基于3—RPS并联机构的自适应机翼方法实现[J]. 田鑫,王帮峰,吴佳俊. 科学技术与工程. 2011(09)
[4]多相材料结构拓扑优化:体积约束还是质量约束?[J]. 高彤,张卫红,Duysinx Pierre. 力学学报. 2011(02)
[5]Topology Optimization of Compliant Mechanisms with Geometrical Nonlinearities Using the Ground Structure Approach[J]. ZHAN Jinqing and ZHANG Xianmin~* School of Mechanical and Automotive Engineering,South China University of Technology,Guangzhou 510640,China. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2011(02)
[6]基于载荷路径法的柔性机翼前缘拓扑优化[J]. 景藜,张永红,葛文杰,龙永成. 机械设计. 2011(01)
[7]基于基础结构法的柔顺机构可靠性拓扑优化[J]. 占金青,张宪民. 机械工程学报. 2010(13)
[8]自适应机翼的发展现状及其关键技术研究[J]. 黄杰,葛文杰. 航空兵器. 2010(02)
[9]复合材料加筋壁板的结构布局优化设计[J]. 张铁亮,丁运亮. 南京航空航天大学学报. 2010(01)
[10]基于SMA的飞行器变体机翼驱动结构研究[J]. 杨媛,徐志伟. 兵器材料科学与工程. 2010(01)
本文编号：3028342
【文章来源】：沈阳航空航天大学辽宁省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
F111机翼的前后缘结构
图 1.2 自适应柔性机翼Matthew. G 在 2003 年首次采取基础结构法对机翼的前后缘柔性机构进行拓扑优化[11],并加工制造了该柔性结构,大量的测试结果显示其能够实现机翼前后缘的连续变形。Kerr-Jia. Lu 等利指出了一种全新的形状设计柔性机构方案，并应用到机翼前缘柔性机构的研究中[12]。Santer. M 等用加载荷路径方法拓扑优化机翼前缘结构，使设计区域的结构不连续和单元离散严重等现象得到很好地解决[13]。Vasista 等同样采用载荷路径方法设计了机翼前后缘柔性前结构[14]，借助于 3D 打印技术加工制造出了该柔性机构，并进行了大量的试验测试，获得了在各种风速下机翼前后缘柔性机构变形情况的数据，如图 1.3所示。
图 1.2 自适应柔性机翼Matthew. G 在 2003 年首次采取基础结构法对机翼的前后缘柔性机构进行拓扑优化[11],并加工制造了该柔性结构,大量的测试结果显示其能够实现机翼前后缘的连续变形。Kerr-Jia. Lu 等利指出了一种全新的形状设计柔性机构方案，并应用到机翼前缘柔性机构的研究中[12]。Santer. M 等用加载荷路径方法拓扑优化机翼前缘结构，使设计区域的结构不连续和单元离散严重等现象得到很好地解决[13]。Vasista 等同样采用载荷路径方法设计了机翼前后缘柔性前结构[14]，借助于 3D 打印技术加工制造出了该柔性机构，并进行了大量的试验测试，获得了在各种风速下机翼前后缘柔性机构变形情况的数据，如图 1.3所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]各国大型主战无人机研究进展[J]. 秦亮,张继勇,郭予并. 航空制造技术. 2015(15)
[2]某型无人机复合材料尾翼的分析与优化[J]. 仲健林,马大为,乐贵高. 兵器材料科学与工程. 2013(06)
[3]基于3—RPS并联机构的自适应机翼方法实现[J]. 田鑫,王帮峰,吴佳俊. 科学技术与工程. 2011(09)
[4]多相材料结构拓扑优化:体积约束还是质量约束?[J]. 高彤,张卫红,Duysinx Pierre. 力学学报. 2011(02)
[5]Topology Optimization of Compliant Mechanisms with Geometrical Nonlinearities Using the Ground Structure Approach[J]. ZHAN Jinqing and ZHANG Xianmin~* School of Mechanical and Automotive Engineering,South China University of Technology,Guangzhou 510640,China. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2011(02)
[6]基于载荷路径法的柔性机翼前缘拓扑优化[J]. 景藜,张永红,葛文杰,龙永成. 机械设计. 2011(01)
[7]基于基础结构法的柔顺机构可靠性拓扑优化[J]. 占金青,张宪民. 机械工程学报. 2010(13)
[8]自适应机翼的发展现状及其关键技术研究[J]. 黄杰,葛文杰. 航空兵器. 2010(02)
[9]复合材料加筋壁板的结构布局优化设计[J]. 张铁亮,丁运亮. 南京航空航天大学学报. 2010(01)
[10]基于SMA的飞行器变体机翼驱动结构研究[J]. 杨媛,徐志伟. 兵器材料科学与工程. 2010(01)
本文编号：3028342
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/hangkongsky/3028342.html
