高承载接头的优化设计研究

发布时间：2017-07-08 19:18

  本文关键词：高承载接头的优化设计研究

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【摘要】：在飞机结构设计过程中,一些重要部位承受着巨大的集中载荷或者冲击力,这些部位一般会采用高承载接头、螺栓连接的结构形式。高承载接头承受的载荷普遍很大,因而很容易出现破坏而失去承载能力,从而影响飞机的安全。同时,尽量降低结构重量是整个设计过程中最重要的指标之一。重量的减轻能够改善飞行器的航程和作战半径、提高飞机的机动性、降低使用成本。因此,在满足力学性能的条件下尽量降低接头的重量具有重要的意义。本文基于HyperMesh软件的二次开发功能,制订了一套适用于高承载接头的优化设计流程,综合考虑了接头的布局、形状和尺寸优化变量。其基本思路是:在初始模型的基础上自动建立众多不同布局的接头模型,对每一种模型进行形状优化和尺寸优化,通过比较优化结果得到最优结果。具体流程是:首先,建立接头的有限元模型;通过静力分析,了解高承载接头结构的应力分布和传力路径,为后续优化模型的建立提供依据;其次,修改有限元模型,建立接头的初始优化模型,在初始模型上设置好形状优化和尺寸优化变量以及响应函数、约束函数和目标函数;然后,在初始优化模型的基础上进行参数化建模,自动更新设计变量和响应函数,建立完整的优化模型;最后提交分析,得到最优的高承载接头结构。优化结果表明,该方法效果明显,也同时验证了本文所提优化流程的可行性和有效性。该方法同样可以适用于类似结构的优化设计中。
【关键词】：高承载接头 结构优化 Hyper Mesh 二次开发 有限元分析
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V214.19
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 注释表10-11
• 第一章 绪论11-20
• 1.1 结构优化技术的原理与应用12-18
• 1.1.1 优化问题的数学模型12-16
• 1.1.2 结构优化技术应用现状16-18
• 1.2 本文的主要研究内容18-20
• 第二章 高承载接头的有限元分析20-28
• 2.1 接头的初始设计及工况20-21
• 2.2 接头的受力分析21-27
• 2.2.1 HyperMesh软件简介21-22
• 2.2.2 有限元模型22-23
• 2.2.3 静力分析23-27
• 2.3 本章小结27-28
• 第三章 优化方法与算例研究28-42
• 3.1 优化方法28-31
• 3.2 二次开发与软件模块31-36
• 3.2.1 Tcl/Tk语言31-32
• 3.2.2 HyperMesh二次开发32-33
• 3.2.3 HyperMorph模块33-34
• 3.2.4 OptiStruct模块34-36
• 3.3 算例研究：短梁的优化分析36-41
• 3.3.1 短梁的优化参数36-37
• 3.3.2 短梁的优化流程37-39
• 3.3.3 短梁的优化结果39-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第四章 接头的优化分析42-62
• 4.1 高承载接头的优化42-53
• 4.1.1 参数化模型的建立43-47
• 4.1.2 形状优化47-51
• 4.1.3 尺寸优化51-53
• 4.2 优化结果分析53-61
• 4.2.1 优化结果概述53-56
• 4.2.2 形状优化结果56-58
• 4.2.3 尺寸优化结果58-61
• 4.3 本章小结61-62
• 第五章 总结与展望62-64
• 5.1 工作总结62
• 5.2 后续研究工作62-64
• 参考文献64-67
• 致谢67-68
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文68

【参考文献】

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本文编号：535932