航空航天结构拓扑优化方法的教学与实践研究

发布时间：2021-10-10 11:13

　　近年来,拓扑优化方法在航空航天结构的分析中的应用越来越广泛。面向航空航天专业,结合在飞行器结构强度设计基础等相关研究生课程教学的实践经验,提出理论知识与实践并重的教学方式,使得理论与实践相互促进、相互推动,努力使学生在掌握课程基础理论知识的同时,不断开阔视野,触类旁通,举一反三,让学生真正掌握拓扑优化法,为今后的学习、工作打下良好的基础。 

【文章来源】：教育教学论坛. 2020,(19)

【文章页数】：2 页

【部分图文】：

平面悬臂梁

图1 平面悬臂梁通过这次练习，学生可以对Ansys和Matlab等商业软件的功能和操作有更加清晰的认识，从而更加透彻地掌握结构拓扑优化的基本原理和主要流程。另一方面，该梁结构的有限元计算可以直接在Ansys中完成，也可以通过Matlab自编程序完成，但是，实际工程中许多结构用Matlab很难进行直接求解，需要用Ansys等专业有限元软件进行计算或者二次开发，因此，在本实例的学习过程中也能锻炼学生对有限元软件的运用能力，为更加复杂结构的拓扑优化作铺垫。

作为飞机产生升力的主要部件，机翼结构一直是设计人员重点关注的对象，在设计时需要满足轻量化的要求。根据图3所示机翼CAD模型，要求学生建立如图4所示的有限元模型，接着选取合适的部件，对其进行拓扑优化，实现满足应变能约束下的减重设计，图5为可以选作拓扑优化设计变量的区域。这一应用实例包括机翼结构几何建模，有限元网格划分、载荷施加，有限元计算、灵敏度分析、网格过滤及后处理等内容。图4 机翼有限元网格

【参考文献】：
期刊论文
[1]航天器整体式多组件结构拓扑优化设计与应用[J]. 朱继宏,高欢欢,张卫红,周莹.  航空制造技术. 2014(14)



本文编号：3428262