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《基于Isight復(fù)合材料桁架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)（》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、基于Isight的復(fù)合材料桁架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)*收稿日期：2015-XX-XX基金項(xiàng)目：國家863計(jì)劃資助項(xiàng)目（2012AA03A205），國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（11202231），國防科大優(yōu)秀研究生創(chuàng)新自助基金（B140107）作者簡介：黃春芳（1988－），男，湖南邵陽，博士研究生，E-mail：hcf8819sk@126.com；江大志（通信作者），男，教授，博士，博士生導(dǎo)師，E-mail：jiangdz@nudt.edu.cn黃春芳，肖加余，鄭青，鞠蘇，江大志（國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)航天科學(xué)與工程學(xué)院，湖南長沙410073）摘要：輕質(zhì)復(fù)合材料及其結(jié)
2、構(gòu)以其優(yōu)異的力學(xué)性能在航天航空飛行器上得到了廣泛應(yīng)用。本文考察了玻璃纖維/環(huán)氧復(fù)合材料方形截面桁架在典型彎曲載荷工況條件下的非線性結(jié)構(gòu)承載性能。采用Isight集成平臺(tái)對(duì)桁架結(jié)構(gòu)進(jìn)行多參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)，獲得了滿足結(jié)構(gòu)剛度和承載性能要求的最輕質(zhì)桁架結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)，并分析了最優(yōu)化結(jié)構(gòu)在載荷作用下的結(jié)構(gòu)非線性響應(yīng)行為。關(guān)鍵詞：玻璃纖維復(fù)合材料；桁架；Isight集成平臺(tái)；ANSYS；優(yōu)化設(shè)計(jì)中圖分類號(hào)：TN95文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：StructuraloptimizationofcompositetrussbasedonIsightPlatform
3、HUANGChunfang,XIAOJiayu,ZHENGQing,JUSu,JIANGDazhi(CollegeofAerospaceScienceandEngineering,NationalUniversityofDefenseTechnology,Changsha410073,China)Abstract:Fiber-reinforcedcompositeshavebeenwidelyusedinaerospaceandaircraftstructuresbecauseoftheirexcellentmechanicalpropertie
4、sandlightweight.Glassfiberreinforcedepoxycomposite(GFRC)trusswithsquarecrosssectionunderthree-pointbendingexhibitsnonlinearbehavioraccordingtofiniteelementanalysis.OntheIsightplatform,amulti-parameteroptimizationmethodisconductedtoobtainfivekeygeometricparametersoftheoptimalc
5、ompositetrusswhichmeetsthedemandofstructuralstiffness,loadbearingandlightweight.Finally,nonlinearstructuralresponsesoftheoptimalcompositetrussareobtained.Keywords:GFRC;truss;Isightplatform;ANSYS；structuraloptimization6桁架結(jié)構(gòu)由若干桿件及連接桿件的接頭以一定構(gòu)型組合而成。桁架結(jié)構(gòu)具有凈空間值高、在空間容易展開或裝配、受運(yùn)載器整流罩尺
6、寸限制小等優(yōu)點(diǎn)，特別適合在大跨度甚至超大跨度結(jié)構(gòu)中應(yīng)用。桁架結(jié)構(gòu)往往是高次超靜定結(jié)構(gòu)，具有多向受力的優(yōu)勢，其剛度和整體性較好，能有效地承受集中荷載、非對(duì)稱荷載以及各種動(dòng)力荷載。同時(shí)，桁架的桿件和接頭容易實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)，并制造成標(biāo)準(zhǔn)件，便于貯存、運(yùn)輸和安裝。因而桁架結(jié)構(gòu)在各類航天器中得到了廣泛的應(yīng)用[1]。國外復(fù)合材料桁架結(jié)構(gòu)的研究、應(yīng)用較早，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于包括衛(wèi)星、飛船、空間站、太空望遠(yuǎn)鏡在內(nèi)的各類航天器。哈勃太空望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng)支撐結(jié)構(gòu)采用了桁架結(jié)構(gòu)。該桁架結(jié)構(gòu)采用石墨纖維／環(huán)氧復(fù)合材料制作，有4個(gè)環(huán)梁，分3層，每層16根斜桿[2]。MSX航天
7、器光學(xué)儀器支撐結(jié)構(gòu)也采用了桁架結(jié)構(gòu)，其主要設(shè)計(jì)指標(biāo)為：軸向頻率35Hz、徑向頻率12Hz，質(zhì)量小于54.4kg，承載能力不小于1360kg[3]。我國于2007年10月發(fā)射的“嫦娥一號(hào)”探月衛(wèi)星的定向天線展開臂支架采用了碳纖維復(fù)合材料的支架結(jié)構(gòu)，而且“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星的發(fā)動(dòng)機(jī)支架也采用了三維編織碳纖維復(fù)合材料空間桁架[4]。2010年發(fā)射的“嫦娥二號(hào)”衛(wèi)星上繼續(xù)采用了復(fù)合材料支架作為發(fā)動(dòng)機(jī)支架。2015年實(shí)現(xiàn)環(huán)球飛行的瑞士“陽光動(dòng)力2號(hào)”太陽能飛機(jī)以及它的第一代飛機(jī)“陽光動(dòng)力1號(hào)”的機(jī)身均采用6了桁架結(jié)構(gòu)構(gòu)型[5~7]。桁架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)目標(biāo)是在滿
8、足承載要求的條件下，尋求質(zhì)量最輕的桁架結(jié)構(gòu)構(gòu)型。與板、梁等常規(guī)結(jié)構(gòu)相比，桁架結(jié)構(gòu)，尤其是復(fù)合材料桁架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)多、力學(xué)響應(yīng)復(fù)雜，給桁架
