基于isight的电静液作动器结构分析与优化设计

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1、硕士学位论文基于lSIGHT的电静液作动器结构分析与优化设计StructureAnalysisandOptimizationDesignoftheElectro-HydrostaticActuatorBasedonISIGHT作者姓名：医压学科、专业：扭越电王工程学号：指导教师：2l104083段宣筮数援完成日期：2Q!垒!Q垒大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的

2、地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：基王!墨!鱼卫鲤垫整遮簋塾墨结控金盘皇岱丝遮进作者签名：盘巫日期：垫丝年—￡月—卫日大连理工大学硕士学位论文摘要未来飞机向高速化、高压化、快速响应等方向发展，而随着飞机速度和其它性能的不断提高，飞机舵面承受的静动态载荷将会更大，偏转速率将会更快，这要求控制舵面精准偏转的作动器功率更大、功耗更低，在保证结构强度的情况

3、下质量更轻。作为一种应用于飞机上的新型作动器，电动静液作动器(ElectroHydrostaticActuator，EHA)以其体积小、功率大、控制灵活等特点受到越来越大的关注，是当前先进飞机新作动系统研究的重点。目前，国内对飞机电静液作动器的结构设计优化研究成果尚不显著，故本文对这一问题做了基础性研究。本文的具体研究内容和研究成果如下：(1)首先介绍了结构优化的基本理论、数学建模的基本原理以及优化的基本步骤。然后分析了常用的优化算法，重点探讨了遗传算法的基本原理，并介绍了多岛遗传算法相对于基本遗传算法的优势。最后介绍了ISIGHT软件的基

4、本知识和内嵌的主要优化算法。(2)对电静液作动器的结构和原理进行了分析。考虑影响电静液作动器控制舵面转动所需功耗的因素，以降低作动器功耗为目的，对电静液作动器系统进行简化。考虑机械、液压两个学科，对作动器进行数学建模。推导出电静液作动器系统中电动机、柱塞泵、作动筒三个环节功耗的表达式。应用ISIGHT软件，以连杆长度、连杆摆动初始位置、作动筒的有效作动面积为设计变量，以降低电静液作动器系统功耗为目的，应用多岛遗传算法，在变量全局范围内，根据所建立数学模型进行设计优化，得出优化结果。(3)根据电静液作动器的主要结构对作动筒进行了数学建模。采用

5、ANSYS软件对电静液作动器的作动筒进行了载荷、模态和压杆稳定性等有限元分析。使用ISIGHT软件，以作动筒的质量最轻和变形最小为目标，同时满足静载荷约束和模态约束，建立了作动筒的优化模型，选用ISIGHT内嵌的多岛遗传算法进行了优化设计，得出优化结果。本文以电静液作动器为研究对象，对电静液作动器的结构进行优化，以达到质量更轻，功耗更小的目标。经过结构优化，电静液作动器的功耗由优化前的初始值21661．19J下降到13368．42J，降低了38．28％。作动筒的质量由之前的17．25kg，下降到13．18kg，减少了23．5％。优化结果表明

6、，应用ISIGHT对电静液作动器进行结构优化，可以有效地降低功耗，并能达到结构减重的目标。关键词：电静液作动器；结构优化；ISIGHT；多岛遗传算法基于ISIGHT的电静液作动器结构分析与优化设计StructureAnalysisandOptimizationDesignoftheElectro-HydrostaticActuatorBasedonISIGHTAbstractThefuturedevelopmentofaviationishighspeed，highpressureandfastresponse．Theaircraftcon

7、trolsurfacewillmeetthehigherloadandfasterdeflectionspeedrequestfollowingtheimprovementoftheaircraftspeedandotherperformance．Sotheactuatorthathasbiggerpower，lowerpowerconsumptionandlowermassmeanwhilemeetingthestructuralstrengthrequirementisneeded．Asanewtypeofactuatomapplied

8、totheplane，Electro—HydrostaticActuator(EHA)isgettingmoreandmoreattentionforitssmallvolume