自适应机翼柔性机构拓扑优化研究

发布时间：2024-12-22 05:30

　　自适应机翼作为未来飞机发展的一种趋势,目前主要的设计方法有传统的机械设计方法、应用智能材料和智能结构和柔性机构拓扑优化方法。当前现状来说,采用柔性机构设计方法和传统材料进行自适应机翼的设计,在结构轻量化和工程上容易实现。本文首先介绍了柔性机构的拓扑优化方法,位移敏度的求解,单输入单输出和单输入多输出问题优化模型的建立,讨论了模拟弹簧刚度值对输出点位移的影响。设计域为非规则矩形的处理方法及程序实现。利用SIMP插值方法进行单材料机翼前、后缘柔性机构拓扑优化设计,建立前、后缘优化模型,编写MATLAB程序进行优化求解。讨论驱动力位置对结构的影响。利用CATIA软件对优化结果进行几何重构,重构后的模型导入HyperWorks软件进行仿真分析,结果显示机构可以实现连续偏转。根据前缘柔性机构的设计方法,重新划定设计域,建立后缘优化模型。选择了两组不同的权因子值,优化得到两种不同的结构,分别进行结构提取和仿真分析,结果表明后缘机构满足强度和设计要求。介绍了一种多相材料拓扑优化设计方法—“轮换主动相变量算法”,通过算例验证该方法适用于柔性机构的设计。以轮换主动相变量算法为基础,各相材料体积分数为约束,...

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1F111自适应机翼前后缘结构图

图1.1F111自适应机翼前后缘结构图与此同时，NASA、DARPA和美国空军进行了“智能机翼（SmartWing）”研究计划，研制利用记忆合金（SMA）驱动的可变弯度后缘[10-11]。2001葡萄牙空军研究院航验室研制了由压电驱动器控制的机翼蒙皮，风洞试验表明机翼....

图1.2X-56A验证机

图1.1F111自适应机翼前后缘结构图此同时，NASA、DARPA和美国空军进行了“智能机翼（SmartWing）”研究计划制利用记忆合金（SMA）驱动的可变弯度后缘[10-11]。2001葡萄牙空军研究院室研制了由压电驱动器控制的机翼蒙皮，风洞试验表明机翼的空气动力....

图1.3自适应柔性机翼

otaS等[15]提出了一种量化柔性机构变形的数学公式，并建立了柔性机翼优化的数学，进一步发展了柔性机翼的理论基础。2007年KOTA等[16]设计并加工制造了后缘实现±10°偏转和3°扭转的柔性自适应机翼，如图1.3所示，该柔性机翼能够降低25空气阻力，提升....

图1.4FlexFoil柔性机翼

图1.3自适应柔性机翼2009年NASA与美国空军以湾流III喷气式飞机为实验平台,将机翼的襟翼替换为现变形的FlexFoil柔性机翼，为了尽可能的降低空气阻力，使用了网状的连接结构右两侧机翼主体相连，如图1.4所示。在飞行过程中遇到气流冲击时，在机翼内部作....

本文编号：4019515