基于可靠性优化的机翼设计研究

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1、硕士学位论文论文题目基于可靠性优化的机翼设计研宄研究生于嘉腾专业飞行器设计研究方向飞机结构强度分析与试验指导教师佟刚教授）二零一五年三月分类号密级公开学位论文题目：基于可靠性优化的机翼设计研究研究生姓名：于嘉腾学科专业名称：飞行器设计研究方向：飞机结构强度分析与试验论文类型：应用研究申请学位：工学硕士指导教师姓名：佟刚指导教师职称：教授指导教师单位：沈阳航空航天大学论文提交日期：年月日论文答辩日期：年月日沈阳航空航天大学年月SHENYANGAEROSPACEUNIYERSITYTHESISFORMASTER'SDEGREEOPTIMUMDESIG

2、NSTUDYOFWINGSBASEDONRELIABILITYCandidate：：原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立完成的。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体己经发表或撰写过的作品或成果，也不包含本人为获得其他学位而使用过的成果。对本文研宄做出重要贡献的个人或集体均已在论文中进行了说明并表示谢意。本声明的法律后果由本人承担。论文作者签名：恭年月沈阳航空航天大学硕士学位论文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

3、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宄的不断深入，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

4、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，设定蒙皮的厚度和助腹板的厚度为设计变量，建立优化模型，采用优化工具箱求解。通过对本文方法优化结果与优化结果的对比，结果表明，本文优化方

5、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；机翼沈阳航空航天大学硕士学位论文，，，，，“，沈阳航空航天大学硕士学位论文，，，沈阳航空航天大学硕士学位论文目录第章绪论课题来源及研宂的目的和意义结构可靠性的研究发展状况：基于可靠性优化的现状响应面法研究发展状况本论文研究的主要内容第章结构可靠度的基本原理及计算方法结构功能函数可靠度的表达式—般结构可靠度方法中心点法法蒙特卡罗法本章小结第章机翼结构可靠性分析参数化建模机翼

6、模型简述：机翼结构可靠性分析基于的可靠性分析计算结果分析及结论本章小结第章响应面法基本概念和方法设计实验全因子设计部分因子设计沈阳航空航天大学硕士学位论文中心复合设计试验设计正交试验设计拉丁超立方设计设计试验方法的试验点个数对比响应面拟合方法：绝对误差平均数最小化法算例一含有交叉项的二次响应面拟合算例二不含有交叉项的二次响应面拟合本章小结第章基于响应面法的可靠性优化的基本理论可靠性优化基本概念基于响应面法的可靠性优化算例一工字梁结构可靠性优化本章小结第章机翼结构的可靠性优化机翼结构优化模型优化结果分析不同可靠度约束条件下的优化分析结论参考文献致谢

7、攻读硕士期间发表含录用的学术论文沈阳航空航天大学硕士学位论文主要符号表可靠性指标失效概率可靠概率结构极限状态方程函数值结构响应面函数值随机变量均值随机变量标准差沈阳航空航天大学硕士学位论文第章绪论课题来源及研宄的目的和意义飞行器设计是系统集成工程，它是一是反映国家整体科研实力、创新能力的一个重要指标。随着各国的航空、航天事业的迅速发展，中国作为一个人口大国，又是一个经济迅速发展的国家，为了维护我国的自身利益，保证国土完整，以及维持和平发展战略与人民的生活生产需求，我国急需研制性能先进的适应各种任务要求的飞行器。近几年的实际情况表明，未来航空飞行器

8、将向大载重，超高空，长航时，高超音速等方面发展。飞机的升力主要有机翼所提供，从仿生学的角度来看，飞机的机翼就像鸟类的翅膀，其重要程度可想