基于可靠性优化的机翼设计研究

发布时间：2017-07-19 10:28

  本文关键词：基于可靠性优化的机翼设计研究

  更多相关文章： 结构可靠性 响应面法 可靠性优化 机翼

【摘要】：飞机的重量影响着其各项性能指标,结构的质量对飞机的总体重量影响最大,机翼结构作为飞机总体结构的重要组成部分,所以对机翼进行结构优化设计有着重要的设计意义。可靠性也是保证机翼整体质量的重要指标之一,机翼的可靠性不仅影响飞机飞行的性能,也影响飞机的飞行安全。基于可靠性优化的机翼设计,不但可以有效地防止灾难性事故的发生,也可以降低结构质量,提高飞机的性能,缩短开发周期,节约开发成本,降低维修费用。因此基于可靠性优化设计受到更多的飞机设计工程师的青睐。随着对飞机结构的可靠性计算以及可靠性优化研究的不断深入,人们发现循环计算有限元模型进行优化耗时大、收敛慢的状况。因此,将响应面拟合理论引入可靠性优化研究之中,采用基于响应面拟合多项式的方法对机翼结构进行可靠性计算和基于可靠性优化是符合当前工程实际的要求。 本文从响应面拟合方法出发,提出“绝对误差平均值最小化”响应面拟合方法,并通过含有(不含)交叉项的二次响应面拟合的两个算例与经典响应面进行比较,结果表明新方法在拟合精度上有所提高。之后通过对某机翼结构的有限元模型求解,得出机翼的可靠性指标,结合正交设计方法,应用响应面拟合方法,建立机翼的可靠性响应面近似模型。在此基础上,以机翼整体结构质量最小为目标函数,以最大位移和最大应力的可靠度为约束函数,设定蒙皮的厚度和肋腹板的厚度为设计变量,建立优化模型,采用Matlab优化工具箱求解。通过对本文方法优化结果与ANSYS-workbench优化结果的对比,结果表明,本文优化方法可在机翼的强度可靠度以及刚度的可靠度都满足设计条件的情况下,有效降低机翼质量,且精度有所提高,对机翼结构的可靠性优化有一定的指导作用。
【关键词】：结构可靠性 响应面法 可靠性优化 机翼
【学位授予单位】：沈阳航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V224
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 课题来源及研究的目的和意义11
• 1.2 结构可靠性的研究发展状况11-13
• 1.3 基于可靠性优化的现状13-15
• 1.4 响应面法研究发展状况15-16
• 1.5 本论文研究的主要内容16-17
• 第2章 结构可靠度的基本原理及计算方法17-21
• 2.1 结构功能函数17-18
• 2.2 可靠度的表达式18
• 2.3 一般结构可靠度方法18-20
• 2.3.1 中心点法18-19
• 2.3.2 JC法19-20
• 2.3.3 蒙特卡罗法20
• 2.4 本章小结20-21
• 第3章 机翼结构可靠性分析21-28
• 3.1 参数化建模21-22
• 3.2 机翼模型简述22-23
• 3.3 机翼结构可靠性分析23-27
• 3.3.1 基于ANSYS-Workbench的可靠性分析24-26
• 3.3.2 计算结果分析及结论26-27
• 3.4 本章小结27-28
• 第4章 响应面法28-40
• 4.1 基本概念和方法28-29
• 4.2 设计实验29-33
• 4.2.1 全因子设计29-30
• 4.2.2 部分因子设计30-31
• 4.2.3 中心复合设计31
• 4.2.4 Box-Behnken试验设计31
• 4.2.5 正交试验设计31-32
• 4.2.6 拉丁超立方设计32
• 4.2.7 设计试验方法的试验点个数对比32-33
• 4.3 响应面拟合方法：绝对误差平均数最小化法33-39
• 4.3.1 算例一(含有交叉项的二次响应面拟合)36-38
• 4.3.2 算例二(不含有交叉项的二次响应面拟合)38-39
• 4.4 本章小结39-40
• 第5章 基于响应面法的可靠性优化的基本理论40-49
• 5.1 可靠性优化基本概念40-41
• 5.2 基于响应面法的可靠性优化41-42
• 5.3 算例一 工字梁结构可靠性优化42-48
• 5.4 本章小结48-49
• 第6章 机翼结构的可靠性优化49-57
• 6.1 机翼结构优化模型50-52
• 6.2 优化结果分析52-54
• 6.3 不同可靠度约束条件下的优化分析54-57
• 结论57-58
• 参考文献58-61
• 致谢61-62
• 攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文62-63

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 杨成永,张弥,白小亮;用于结构可靠度分析的多响应面法[J];北方交通大学学报;2001年01期

2 赵琰飞;隋允康;叶红玲;;基于响应面方法的板壳结构频率约束优化[J];北京工业大学学报;2006年S1期

3 董聪;可靠性工程中的经验Bayes方法（Ⅱ）[J];北京航空航天大学学报;1996年04期

4 张宗科;唐文勇;张圣坤;;在ANSYS中开发用响应面法求解结构可靠度的专用程序[J];船舶力学;2007年01期

5 张春宜;白广忱;向敬忠;;基于极值响应面法的柔性机构可靠性优化设计[J];哈尔滨工程大学学报;2010年11期

6 羊Y，

本文编号：562431