基于MDNastran的多工况复合材料T尾优化研究

《基于MDNastran的多工况复合材料T尾优化研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第3卷第3期航空工程进展VoL3NO．32012年8月ADVANCESINAER0NAUTICALSCIENCEANDENGINEERINGAug．2O12文章编号：I674—8190(2012)03327—05基于MDNastran的多工况复合材料T尾优化研究蔡恒旦，孙秦(西北工业大学航空学院，西安710072)摘要：T尾是典型的民用飞机或运输机气动布局形式之一，寻求满足刚度、强度、稳定性约束条件下的结构轻重量是结构方案设计阶段的主要工作任务。利用复合材料弹性优化剪裁技术，运用Nastran软件系统，在细致建立有限元数值分析模型基础上，

2、将梁和杆面积、板壳厚度以及复合材料铺层厚度作为优化变量，进行了结构优化，结果表明：结构各部件重量有所降低。为了考察给定的典型复合材料铺层角布置的合理性，引入复合材料的单元材料方向作为优化变量进行再次优化。优化结果表明：虽然增加材料方向作为优化变量能够使结构重量较初次优化有所降低，但是考虑到制造工艺要求，典型复合材料铺层布置也是合理的。关键词：T型尾翼；单元材料方向；优化；复合材料；Nastran中图分类号：V214．19文献标识码：ADesignOptimizationforCompositesT_‘tailunderMulti_。cas

3、esBasedonMDNastranCaiHengdan，SunQin(SchoolofAeronautics，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China)Abstract：T-tai1isoneoftypicalaerodynamicconfigurationforcivilaircraftandmilitarytransporter．Inthephaseofstructuredesignitisthemaintasktosearchfortheminimumweights

4、atisfyingtherequestofstiffness，strength，andstability．CompositeelastictailoringtechniqueisadoptedintheoptimizationusingMDNastran．Onthebaseoffinelybuiltfiniteelementmode1，theareaofbeamandrod。thethicknessofshel1andthethick—nessoflayerforthecompositeareselectedastheoptimizati

5、onvariables，theresultsshowthattheweightofeachcomponentisreduced．Tochecktherationalityoftypicalarrangementfortheplyorientationsofcompositematerial，thematerialorientationisbroughtinasoptimizationvariable．TheoptimizeddatademonstratesthattheweightoftheT—tailmaydecreasecompare

6、dwiththefirstoptimizationwhenthematerialorientationisaddedasoptimizationvariable．Butconsideringtechnicalrequirementsthetypicalarrangementfortheplyorientationsofcompositematerialisreasonable．Keywords：T—tai1；materialorientation；optimization；composites；Nastran件。我国自2O世纪8O年代开始

7、，已先后设计研制0引言成功了复合材料垂直安定面、方向舵、全动平尾以及机翼受力盒段的壁板口]。目前对于给定结构布近年来复合材料在飞机结构的应用上已从非局的T型尾翼，主要是通过对给定截面形状的梁受力结构部件、次受力结构部件，发展到主承力部元和杆元的截面面积、板壳的厚度以及给定的铺层角的复合材料各铺层厚度等尺寸的优化]，达到收稿日期：2011-06—28；修回日期：2011-08—18降低T型尾翼的结构重量以及使结构满足强度、通信作者：蔡恒旦，caihengdan@126．coin刚度和稳定性等要求的目的。本文在此基础上，为328航空工程进展第

8、3卷了考察给定的典型复合材料铺层角布置的合理性，确定改进的可行方向。以二维变量为例，划分方式引入复合材料的单元材料方向为优化变量，进行进如图1所示。一步的优化。改进的可行方向法Nastran中