基于特征约束的三维拓扑优化方法及应用研究

发布时间：2024-12-22 01:49

　　随着拓扑优化技术在飞行器结构分析领域应用的日渐深入,气动-结构一体化设计的思想也日益成为飞行器设计领域的应用热点。论文针对气动-结构耦合设计中拓扑优化技术的应用展开系统地研究。首先,为了解决拓扑优化方法在工程应用中前处理工作量大而且建模规范性差的瓶颈问题,引入特征建模技术,开发一种基于特征的三维拓扑优化高效算法。该算法通过特征建模技术把各类特征形成可检索的形状特征,并建立特征单元模型,利用特征匹配技术寻找符合设计要求的特征单元,并根据优选的特征单元进而初始化约束因子和单元伪密度。然后通过控制约束因子,利用优化准则法和独立网格过滤技术,完成结构设计域的优化。其次,为了把特征单元模型引入拓扑优化过程中,引入约束因子改进了变密度拓扑优化方法,建立新的伪密度表达式参与拓扑优化的循环过程,利用MATLAB编写程序,并通过悬臂梁实例,验证了改进拓扑优化方法的准确性和实用性。最后,将上述成果应用到机翼的结构设计中,开发了一种在机翼翼型表面直接加载气动载荷的三维结构拓扑优化方法,用更接近真实工程的约束和载荷条件进行结构拓扑优化,实现了机翼的气动-结构三维耦合设计,该方法考虑了不同翼型之间气动载荷的差异,...

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1论文结构

方面也取得了一定的成就。余雄庆等人针对客机机翼进行了形及结构进行参数化建模，接下来进行气动分析和结构分析，针对关系，提出一种耦合模型，最后实现载荷自动加载到结构模型的了智能优化算法，分析了机翼气动模型，同时与结构模型结合，参数多学科优化设计研究[48]。左英桃提出了一种弹性结构气....

图2.1形状特征框架图

沈阳航空航天大学硕士学位论文的主要特征，包含产品的几何定义不同的含义。形状特征根60]。其中，基本特征包含长方辅助特征包含通孔、倒角等是相互关联、相互依附的出现

图2.2布尔运算相交模型

表2.3几何模型及其特征模型圆孔三角形孔四边形孔五边形孔在2个或者多个实体模型之间进行的相交、相减和并集体，如图2.2-2.4所示。

图2.3布尔运算相减模型

图2.3布尔运算相减模型图2.4布尔运算并集模型辅助设计软件的布尔运算功能，在几何体建模中具有突化特征建模，简化几何体模型建模过程，提高建模质量于特征布尔运算时，需要考虑其特征边界描述，特征边边界的识别，识别过程中两者按着相同的方向进行。

本文编号：4019247