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1、第31卷第10期航空学报Vol131No1102010年10月ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICAOct.2010文章编号:100026893(2010)1021985208考虑复合材料蒙皮稳定性的飞机翼面结构布局优化设计1112刘颖卓,张永存,刘书田,王向明(1.大连理工大学工程力学系,辽宁大连116023)(2.沈阳飞机设计研究所,辽宁沈阳110035)LayoutOptimizationDesignofWingStructureswithConsiderationof
2、StabilityofCompositeSkin1112LiuYingzhuo,ZhangYongcun,LiuShutian,WangXiangming(1.DepartmentofEngineeringMechanics,DalianUniversityofTechnology,Dalian116023,China)(2.ShenyangAircraftDesignResearchInstitute,Shenyang110035,China)摘要:复合材料蒙皮稳定性是飞机翼面结构设计需要考虑的重要方面。
3、由于翼面结构稳定性理论分析的复杂性,工程中,通常采用与理论分析相比拟的简化方法、使用简便可靠的经验公式在设计过程中进行稳定性校核。多墙式结构是当前翼面结构中普遍采用的结构形式,墙的布局和蒙皮的厚度对复合材料蒙皮的临界屈曲载荷有着重要影响。因此,针对多墙式翼面结构,以工程经验公式为基础,以蒙皮单位长度上的的重量为优化目标,以墙的布局参数和蒙皮厚度为设计变量,以临界失稳载荷为约束,建立了一种考虑复合材料蒙皮稳定性的翼面结构布局优化问题的数学模型,导出了目标函数敏度计算的解析式,并提出了优化问题的求解方法。以翼盒
4、结构为例,验证了该方法的有效性。关键词:翼面结构;布局优化;稳定性;复合材料;优化设计中图分类号:V214.8文献标识码:AAbstract:Ensuringthestabilityofthecompositeskinisofgreatsignificanceinthedesignofaircraftwingstructures.Theoretically,itisverydifficulttosolvethestabilityofwingstructures.Therefore,asimpleandrel
5、iableempiricalformula,whichisasimplifiedmethodbyanalogizingwiththetheoreticalanalysis,isadoptedinengineeringdesign.Atpresent,themulti2sparstructureiswidelyusedinaircraftwingstructures.Whenamulti2sparstructureisdesigned,thefocusistoreducethestructuralweight
6、throughtheoptimalarrangementoftheload2carryingcomponentswithinthewing2boxstructuresandtheminimalthicknessoftheskinunderaspecifiedair2loadingcondition.Thelayoutofthewingsparsandthethicknessoftheskinhavegreateffectonthestabilityofthecompositeskin.Therefore,a
7、mathematicalmodelonthelayoutoptimizationofwingstruc2turesisdevelopedwiththeconstraintofthestabilityofthecompositeskin.Tosolvethisoptimizationprob2lem,thestabilityofthecompositeskinissolvedbasedontheempiricalformula,andasensitivityformulaisal2soestablished.
8、Finally,awingboxstructureistakenasanexample,andtheoptimalresultsprovethatthemethodpresentedinthisarticleisveryeffectiveinaircraftwingdesign.Keywords:wingstructure;layoutoptimization;stability;compositemateria
