基于等效静态载荷的蒙皮桁条结构动力学优化设计

发布时间：2023-03-27 19:31

　　蒙皮桁条结构作为飞机和运载火箭等的关键构件,面临多工况动态承载、轻量化和高可靠等要求,需要对其进行动态响应优化,使其满足动态环境性能要求的同时进一步减轻重量并提高可靠性。然而,动态响应计算及优化过程复杂、耗时并且计算结果难收敛,导致结构动态响应优化设计难以进行。研究基于等效静态载荷的蒙皮桁条结构优化设计,可以将动态优化问题转变为静态优化问题,可有效地解决动态优化问题同时提高优化效率。但是,针对蒙皮桁条结构参数化建模和动态优化设计,存在建模与优化计算周期长,设计变量同时含有离散变量和连续变量,动态载荷等效静态转换不精确等一系列问题。面对上述问题,本文通过理论推导与数值仿真的方法,开展了基于等效静态载荷的蒙皮桁条结构动力学优化设计的相关研究。通过考虑关键空间点位移约束,以及结构最大应力、结构总应变能约束,以动静态载荷作用下关键空间点处位移平均误差最小化为目标,发展了动态载荷静力等效新模型。以某运载火箭舱段为研究对象,对蒙皮桁条结构进行了参数化建模,并将此参数化模型用于动力学分析及优化设计等工作。根据模型特点以最小化结构质量为目标,以蒙皮和桁条强度作为约束构建了优化模型,使用实验设计方法抽取...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 课题研究的背景及意义
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 蒙皮桁条结构的优化设计研究现状
        1.3.2 结构动态优化的研究现状
        1.3.3 等效静态载荷法的研究现状
    1.4 本文的主要研究内容
2 动态载荷等效静态转换法
    2.1 引言
    2.2 等效静态载荷法基本理论
        2.2.1 位移等效
        2.2.2 应力等效
        2.2.3 能量等效
    2.3 关键点识别及等效方法改进
        2.3.1 关键点识别
        2.3.2 等效方法的改进
    2.4 算例应用
    2.5 本章小结
3 蒙皮桁条结构参数化建模及有限元分析
    3.1 引言
    3.2 有限元理论
    3.3 结构描述
    3.4 参数化建模
        3.4.1 定义单元类型
        3.4.2 定义材料属性
        3.4.3 建模并划分网格
        3.4.4 施加约束条件
    3.5 网格收敛性分析
    3.6 有限元分析
        3.6.1 模态分析
        3.6.2 瞬态动力学分析
        3.6.3 屈曲分析
    3.7 本章小结
4 基于瞬态动力学分析的蒙皮桁条结构优化设计
    4.1 引言
    4.2 优化设计的关键技术
        4.2.1 代理模型
        4.2.2 多岛遗传算法
    4.3 优化模型
    4.4 优化过程
    4.5 优化结果分析
    4.6 本章小结
5 基于等效静态载荷的蒙皮桁条结构优化设计
    5.1 引言
    5.2 优化流程
    5.3 动载荷等效静态转换
        5.3.1 关键点的选取
        5.3.2 等效结果
    5.4 优化过程
    5.5 优化结果分析
    5.6 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：3772722