飞机结构初步设计优化中的损伤容限优化方法研究

《飞机结构初步设计优化中的损伤容限优化方法研究》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2卷第1期航空工程进展V01．2No．12011年2月ADVANCESINAERONAUTICALSCIENCEANDENGINEERINGFeb．201文章编号：1674—8190(2011)01—078—06飞机结构初步设计优化中的损伤容限优化方法研究李珊山，邢灵格，丁惠梁，段世慧(中航工业飞机强度研究所，西安710065)摘要：本文提出并研究了一种在飞机初步设计阶段考虑损伤容限要求优化设计的方法。首先，通过许用应力形式来体现并表征损伤容限设计要求，作为一类新的设计约束，用于初步设计阶段的结构优化设计。然后，通过Global／local分析，

2、在整体优化设计中考虑局部疲劳需求；根据疲劳寿命要求，用裂纹扩展分析程序AFGROW确定了一个新的强度准则——设计约束。最后，在结构优化程序COMPASS中引入所建立的损伤容限约束，和其它结构强度要求一起进行结构尺寸设计。研究表明：飞机中的某些部位，例如下翼面蒙皮等区域，在初步设计中可能受控于损伤容限约束，有必要在飞机初步设计中引入并考虑这种设计要求，以得出可信的设计。关键词：飞机结构；损伤容限；设计优化；AFGROW；COMPASS中图分类号：V215．2文献标识码：AResearchonDamageToleranceDesignOptimizat

3、ioninAircraftStructurePreliminaryDesignOptimizationLiShanshan，XingLingge，DingHuiliang，DuanShihui(AVICAircraftStrengthResearchInstitute，Xi’an710065，China)Abstract：Amethodfordesignoptimizationconsideringdamagetolerancerequirementsintheaircraftstructurepreliminarydesignprocessisi

4、ntroduced．Firstly，damagetolerancedesignrequirementsaredefinedbyfatiguestressallowablesandappliedinthepreliminarydesignoptimizationasnewdesignconstraints．Then，theglobal／localfiniteelementapproachisusedtOconsiderthelocalfatiguerequirementsintheglobaldesignoptimization．Anewstreng

5、thcriterionfordesignliferequirementsisprovidedthroughfatiguecrackgrowthanalysis(byAFGROW)．Finally，theCOMPASSoptimizationprogramissimultaneouslyusedtOtreatthesedamagetoler—anceconstraintsandvonMisesstressconstraintstOoptimizecrackedskinpanelsonthelowerwingpanelsofanaircraft．The

6、researchshowsthatforsomepartssuchasthelowerwingpanelsofaircraft，theoptimizationisdrivenbythedamagetoleranceconstraintand，therefore，damagetolerancerequirementscouldbedominativeforsomepartsinpreliminaryaircraftdesign．Keywords：aircraftstructures；damagetolerance；designoptimization

7、；AFGROW；COMPASS0引言近年来，国内外对结构的损伤容限进行了深入的理论及试验研究，在结构优化设计方面也开始逐步考虑。在初步设计阶段，目前结构的多约束优化收稿日期：2011一01—05I修回日期：201卜Oz一10；通信作者：李珊山，shanshanmail2010@163．eom技术只考虑结构静强度、刚度、结构固有振动、气动弹性等约束，很少涉及耐久性／损伤容限这一重要要求。本文试图对在初步设计中如何处理耐久性／损伤容限约束进行了探索并提供了初步可用的结果。在飞机设计早期考虑损伤容限设计要求，而不是事后校核处理，可有效提高设计品质。在飞机

8、结构初步设计优化阶段，对局部结构进行细节分析和设计是不现实的，目前常用的方法是首先建立较粗第1期李珊山等：飞机结构初步设计