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《復(fù)合材料翼面結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計及分析》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。
1、第３２卷第１期力學(xué)季刊Ｖｏｌ．３２Ｎｏ．１２０１１年３月ＣＨＩＮＥＳＥＱＵＡＲＴＥＲＬＹＯＦＭＥＣＨＡＮＩＣＳＭａｒ．２０１１復(fù)合材料翼面結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計及分析柴紅普，于哲峰，傅山（上海交通大學(xué)航空航天學(xué)院，上海２００２４０）摘要：復(fù)合材料具有比強度高、比剛度大、抗疲勞等諸多優(yōu)異性能，在航空航天結(jié)構(gòu)中得到了廣泛的應(yīng)用。復(fù)合材料在新研制的飛機上的應(yīng)用比重也越來越高，在大型民用飛機Ｂｏｅｉｎｇ７８７上，復(fù)合材料結(jié)構(gòu)重量占到了全機結(jié)構(gòu)重量的５０％。復(fù)合材料層合板具有無與倫比的設(shè)計潛力，成為復(fù)合材料中使用最多的一種結(jié)構(gòu)形式。本文以某型號飛機機翼翼盒為研究對象，建立了翼盒結(jié)構(gòu)的有限元模型，以結(jié)構(gòu)質(zhì)量
2、為目標(biāo)函數(shù)，以位移、應(yīng)變和屈曲因子為約束條件，并利用工程優(yōu)化軟件對復(fù)合材料翼面進行優(yōu)化。整個翼面設(shè)計優(yōu)化過程包括三個階段：自由尺寸優(yōu)化、層組尺寸優(yōu)化和層疊次序優(yōu)化。優(yōu)化結(jié)果表明，通過三個階段的優(yōu)化，在滿足剛度、強度和穩(wěn)定性三種約束的要求下，明顯減輕了翼面結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。關(guān)鍵詞：復(fù)合材料；層合板；優(yōu)化設(shè)計；翼盒結(jié)構(gòu)中圖分類號：Ｖ２１４．１９文獻標(biāo)識碼：Ａ文章編號：０２５４－００５３（２０１１）０１－１０９－０８ＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎＤｅｓｉｇｎａｎｄＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＣｏｍｐｏｓｉｔｅＷｉｎｇＳｋｉｎｓＣＨＡＩＨｏｎｇ－ｐｕ，ＹＵＺｈｅ－ｆｅｎｇ，ＦＵＳｈａｎ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＡｅｒｏｎ
3、ａｕｔｉｃｓａｎｄＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，ＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ，２００２４０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌｈａｓｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎａｖｉａｔｉｏｎａｎｄａｅｒｏｓｐａｃｅｉｎｄｕｓｔｒｙｂｅｃａｕｓｅｏｆｉｔｓｓｏｍｅｅｘｃｅｌｌｅｎｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓｓｕｃｈａｓｅｘｃｅｌｌｅｎｔｆａｔｉｇｕｅ，ｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｓｔｉｆｆｎｅｓｓｒａｔｉｏｅｔｃ．Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｌａｍｉｎａｔｅｈａｓｕｎｍａｔｃｈｅｄｄｅｓｉｇｎｐｏｔｅｎｔｉａｌ，ｓｏｉｔｉｓｕｓｅｄｍｏｓｔ
4、ａｍｏｎｇａｌｌｔｈｅｔｙｐｅｓｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌｉｓｕｓｅｄｉｎｔｈｅｎｅｗｄｅｓｉｇｎｅｄｐｌａｎｅ，ａｎｄｈａｌｆｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｅｉｇｈｔｏｆＢｏｅｉｎｇ７８７ｉｓａｌｓｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｗｉｎｇｂｏｘｉｓｓｅｌｅｃｔｅｄａｓｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｂｊｅｃｔｉｖｅａｎｄｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｏｆａｃｏｍｐｏｓｉｔｅｗｉｎｇｂｏｘｉｓｃｒｅａｔｅｄ．Ｔｈｅｎｔｈｅｍａｓｓｉｓｃｈｏｓｅａｓｔｈｅｏｂｊｅｃｔｉｖｅｆｕ
5、ｎｃｔｉｏｎ，ｔｈｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ，ｔｈｅCAMEO凱模CAE案例庫ｓｔｒａｉｎａｎｄｔｈｅｂｕｃｋｌｉｎｇｆａｃｔｏｒｉｓｃｈｏｓｅａｓｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓａｎｄｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｗｉｎｇｓｋｉｎｓｉｓｏｐ－ｔｉｍｉｚｅｄｕｓｉｎｇｔｈｅｅｎｇｉｎｅｅｒｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｔｈｅｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｏｐｔｉｍａｌｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｗｉｎｇｓｋｉｎｓｃｏｎｓｉｓｔｓｏｆｔｈｒｅｅｐｈａｓｅｓ：ｆｒｅｅ－ｓｉｚｉｎｇｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，ｓｉｚｉｎｇｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，ｐｌｙ－ｓｔａｃｋｉｎｇｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｒｅ
6、－ｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｍａｓｓｏｆwww.cameo.org.cnｗｉｎｇｓｋｉｎｓｉｓｏｂｖｉｏｕｓｌｙｒｅｄｕｃｅｄｗｉｔｈｍｅｅｔｉｎｇｔｈｅｄｅｍａｎｄｏｆｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ，ａｌｌｏｗａ－ｂｌｅｓｔｒａｉｎ，ｂｕｃｋｌｉｎｇｆａｃｔｏｒａｆｔｅｒｔｈｒｅｅｓｔａｇｅｓｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ；ｌａｍｉｎａｔｅ；ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎ；ｗｉｎｇｂｏｘ飛機重量與性能及經(jīng)濟性關(guān)系密切，減輕飛機結(jié)構(gòu)重量是飛機研制工作中的主要目標(biāo)之一。復(fù)合材料具有比剛度和比強度高、抗疲勞和抗腐蝕性能好等優(yōu)良的力學(xué)性能，在航空、航天結(jié)構(gòu)中
7、得到了廣泛的應(yīng)用，其應(yīng)用范圍由最初的次承力結(jié)構(gòu)擴展到現(xiàn)在的主承力結(jié)構(gòu)。復(fù)合材料層合板具有無與倫比的設(shè)計潛力，成為復(fù)合材料中使用最多的一種結(jié)構(gòu)形式。復(fù)合材料層合板提供了廣闊的設(shè)計空間，這給設(shè)計過程和軟件帶來了新的挑戰(zhàn)。層合板設(shè)計過程中典型的設(shè)計變量為鋪層角度、鋪層厚度和鋪層順序，但在許多工程應(yīng)用中，纖維角的取值局限在一定范圍內(nèi)，如０°、±３０°、±６０°、±４５°和９０°等。ＯｐｔｉＳｔｒｕｃｔ是以有限元收稿日期：２０１０－０９－０２作者簡介：柴
