讨飞机气密结构最佳布局问题,采用分级优化的方法。该方法共有2个阶段:第1个阶段为拓扑优化,确定纵横向骨架的个数与位置的最优布局;第2个阶段为尺寸优化,确定结构的具体参数和尺寸。以某一气密平板为研究对象,通过Hyper Works软件自带的拓扑优化工具,获得一个合理的结构布局;在这个布局的基础上,按照真实的设计需求来形成工程设计方案,并应用尺寸优化工具来优化设计方案,最终得到平板的详细设计尺寸,使其结构质量最轻;经过对比,优化后的结构布局比原结构轻12%。 成工程设计方案，并应用更仔细的尺寸优化和形状优化工具，来优化这个设计方案，从而大大提高工程设计效率和设计质量［1］。图1～图3为拓扑优化技术在飞机设计中成功应用的案例(A380机翼翼肋根据拓扑优化后的结果生产的组件)。图1有限元模型图2拓扑优化结果图3实物组件结构优化设计通常是指在给定结构外形，给定结构各元件的材料和相关载荷及整个结构的强度、刚度、工艺等要求的条件下，对结构进行整体和元件优化设计。结构优化设计根据设计变量选取的不同，可以分为拓扑优化、形状优化、尺寸优化3个层次。拓扑优化就是选取结构单元的有无作为设计变量，而形状优化是选取结构的内部形状或者是节点位置作为设计变量，尺寸优化是选取结构元件的几何尺寸作为设计变量［2］。1优化理论在工程实践中，拓扑优化常采用密度法。该方法可以避免求解一系列通常并无理论解析解的偏微分方程，大大简化求解过程优化结果-数控切管机张家港切管机倒角机价格低不锈钢切管机多少钱。密度法以连续变量的密度函数形式显示的表达单元相对密度与材料弹性模量之间的对应关系， 本文由张家港切管机网站采集网络资源整理! http://www.qieguanji.cc这种方法基于各项同性材料，不需要引入微结构和附加的均匀化过程。它以每个单元的相对密度作为设计变量，人为假定相对密度和材料弹性模量之间的某种对应关系，程序简单，计算效率高。常用的密度法插值模型有固体各向同性惩罚微结构模型(SIMP)及材料属性的合理近似模型(RAMP)，它们都是通过引入惩罚因子对中间密度值进行惩罚，使中间密度值向0～1之间聚集，使连续变量优化模型能很好地逼近0～1离散变量的优化模型［3］。拓扑优化和其它优化方法一样，通常具有三要素，即设计变量、目标函数和约束条件。设计变量是在优化过程中发生改变，从而提高性能的一组参数。目标函数就是要求的最优设计性能，是关于设计变量的函?气密平板简化为二维壳单元，参照首轮设计纵梁的高度设置壳单元厚度为300mm，定义设计变量为该平板的壳单元属性的厚度值，并选择体积分数小于0.3，应变能最小为目标函数，设置相关优化参数分析。首先根据气密平板底板实际尺寸和CATIA软件建立优化的实体空间，此实体空间包括气密平板底板和一部分壁板。实体空间设计域和非设计域如图5所示。图5定义优化设计域图6为拓扑优化有限元分析模型，图7为拓扑优化有限元分析模型局部放大图。下面分2种情况:①仅有航向载荷时，拓扑优化结果如图8所示。由结果可知，优化区域出现5根航向加筋。此时，航向载荷直接通过5根航向加筋传递出去，布局简单，传力直接，材料利用效率高。②同时考虑航向载荷和气密载荷时的拓扑优化结果如图9所示。在结果中可以发现，5根航向加筋仍然存在，在平板中间部位出现2根贯穿平板的横向加筋，在平板两端有4根短加筋，在两个端头出现2根相连的短加筋。图6拓扑优化有限元分析模型图7拓扑优化模型局部放大图图8仅考虑航向载荷的优化结果图9航向载荷和气密载荷时的结果根据此次拓扑优化的结果，考虑到结构的连续性，将平板两端的4根短加筋连成一个整体，可以大致确定气密平板的纵梁和横梁的布局和个数。为了增加底板稳定性，在各纵梁之间增加1个型材。依据该布局，并且参考前期模型的尺寸，初步建立气密平板的实体模型，然后根据此实体模型优化结果-数控切管机张家港切管机倒角机价格低不锈钢切管机多少钱 本文由张家港切管机网站采集网络资源整理! http://www.qieguanji.cc