基于结构拓扑优化的翼主传力路径确定的技术研究

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1、沈阳航空工业学院硕士学位论文摘要现有的机翼设计，都是根据设计者们的经验和已有的机型来进行的。在对上述结构进行结构优化设计时，由于结构的形式已经在设计方案中确定，所以优化设计的效果也就受到了一定程度的限制。鉴于上述的问题，提出在结构确定前，首先进行主传力路径分析，根据分析的结果来制定设计方案。以某型飞机缩比验证机的机翼为研究对象，提出基于飞机机翼结构拓扑优化设计的主传力路径确定方法。通过拓扑优化方法，得到结构的材料分布形式，即结构的主传力路径，以该路径作为依据，对机翼进行结构设计。在应用软件进行拓扑优化的过程中，对于得到的

2、主传力路径形式不能够在软件中作为研究对象进行分析。针对这一问题，编写C耀序，对软件分析得到的结果进行提取与处理，以便于进行重新建模，达到结构设计的目的。对于上面重新建模得到的传力路径结构形式，进行再分析，包括模态、应力和刚度等等，验证其结构的合理性，并由此确定该结构形式是否符合主传力路径的结构形式。以上提出的工作，可以作为一个结构优化设计的过程，并以概念设计的形式出现在结构设计的过程中。上述主传力路径确定的方法，不但能够找到一种符合载荷要求的传力结构形式，而且能在设计过程中尽早发现结构存在的问题。该方法可以用于飞机和其它

3、领域概念设计或初步设计阶段的结构布局设计，对工程实践具有一定的参考价值和指导作用。关键词：飞机设计；机翼；主传力路径；拓扑优化；结构优化设计沈阳航空工业学院硕士学位论文AbstractTheexistingwingsoftheaircraftsaredesignedaccordingtothedesigners’experiencesandthetypeoftheaircrafts．Theformsofthewingsoftheaircraftsareconfirmedinthedesignscheme，SOtheopt

4、imizationdesignisconstrainedintheoptimizationprocedure．Inviewoftheproblemsabove，thedesignschemeismentionedwhichisaboutthatusethemainpathofforcetransfertogettheresultbeforetheconfirmedstructure．Takethemodeloftheaircraftastheresearchobject，putforwardthemethodofconf

5、irmthepathoftheforcetransferinthestructureofthewingsbaseonthetopologyoptimizmion．Afterthemethodofthetopologyoptimization，thematerialdistribution，isalsocalledthepathoftheforcetransfer,canbetakenasthebasisofthewingdesign．Thepathoftheforcetransfercannotbepickedasthe

6、researchobjecttoanalyzeintheprocessingofthetopologyoptimization．ThepapersolvesthisproblemwithC撑program，extractingandprocessingtheresultsfromthesoftwareanalyzesinordertofacilitateremodeling，toachievestructuraldesignpurposes．Wetakethenewmodelofthepathoftheforcetran

7、sfertoreanalyze，includingthemodal，stress，andthestiffnesstoverifywhethertheformofthestructureistheformofthepathoftheforcetransfer．Thetasksabovecanbetakenasaprocessofthestructuraloptimizationdesign，andusedintheconceptualdesign．Thismethodcannotonlyfindouttheformofth

8、epathoftheforcetransfer,butalsofindtheproblemsintheearlierprocessofthestructuredesign．Themethodcanbeusedintheconceptualdesignandpreliminarydesignofthestructura