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《大连理工大学》 2010年
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面向机身颤振模型的结构拓扑优化方法研究

刘玚  
【摘要】: 飞机在研制过程中需要进行模型的风洞试验,以验证理论分析的正确性。风洞试验是验证一种飞行器颤振安全所必须完成的工作,现代飞机采用具有弹性、结构相似的’比例模型进行风洞试验,能够提高实验准确性,提高设计效率,降低成本。 由于飞机结构复杂,并且受到风洞条件及制造工艺等因素的限制,如何设计兼具弹性结构相似的比例模型是一个值得研究的问题。飞机颤振风洞实验模型应保留原机载荷传递特征,并在对原机结构简化的基础上缩比得到。它的结构设计是一个以固有频率为目标且要求结构相似的反求问题。从优化设计角度来看,拓扑优化中的渐进结构算法是一种可用于结构设计有效方法。为此,本文基于双向渐进结构优化法,针对拓扑优化易产生不规则孔洞和分支状结构的问题,提出了实现结构相似性的机身颤振模型设计方法。工作如下: 首先,研究了以频率为目标的双向渐进结构方法,结合有限元方法建立了以单元存在状态为变量的拓扑优化模型。基于单元灵敏度,利用APDL语言和Matlab联合编写了拓扑优化程序,实现了结构的双向修改;针对拓扑优化中常见问题,改进了单元灵敏度计算方法,进行了结果后处理,并在程序中给出了相应的解决办法。使用加筋平板结构的优化设计算例对以上方法作了验证。 其次,讨论了规则格栅骨架结构的内部规律及边界条件,建立了有限单元、几何子结构与整体梁杆的映射关系。提出了结构修改的比例准则,并将其应用于具有格栅结构的加筋板设计,避免了优化中产生不规则分支状结构,实现了以梁的存在状态为设计变量的拓扑优化,满足了结构相似性。 最后,选取圆筒形机身中段的一部分作为设计对象,将颤振缩比模型简化为空间格栅骨架支撑起的加筋圆柱壳结构,运用拓扑优化和尺寸优化方法对颤振模型进行了结构优化设计,构建出的与原机载荷传递与分配特征具有相似性的比例模型。计算结果表明,该方法的设计结果满足颤振模型目标频率的要求,完全保持了机身内层骨架结构,很好的实现了与原结构的相似性,是一种可借鉴的颤振模型设计方法。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:V215.34

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 石冠男;圆锥扫描天线反射面撑架优化设计研究[D];吉林大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吕斌;刘德广;谢长川;杨超;;机翼低速风洞试验颤振模型优化设计方法[J];北京航空航天大学学报;2006年02期
2 荣见华,谢忆民,姜节胜,徐斌,付俊庆;渐进结构优化设计的现状与进展[J];长沙交通学院学报;2001年03期
3 程耿东;关于桁架结构拓扑优化中的奇异最优解[J];大连理工大学学报;2000年04期
4 高晓宁,高福安;飞行器翼面颤振模型设计可行性分析[J];飞机设计;2003年02期
5 王伟;;机翼结构拓扑优化的一种新渐进结构优化方法[J];飞机设计;2007年04期
6 刘兵山;燕瑛;曾东;钱卫;;复合材料机翼结构相似颤振模型的设计与实验验证[J];复合材料学报;2006年01期
7 李芳,凌道盛;工程结构优化设计发展综述[J];工程设计学报(机械·设备和仪器的开发技术);2002年05期
8 彭细荣;隋允康;;有频率禁区的连续体结构拓扑优化[J];固体力学学报;2007年02期
9 陆志良,郭同庆,管德;跨音速颤振计算方法研究[J];航空学报;2004年03期
10 曾东;燕瑛;刘兵山;钱卫;;复合材料飞机结构低速风洞颤振模型的设计[J];航空学报;2006年02期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 郭中泽;基于单元特性改变的渐进结构拓扑优化方法及应用研究[D];中国工程物理研究院;2006年
2 荣见华;渐进结构优化方法及其应用研究[D];国防科学技术大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 徐斌;桁架结构动力学拓扑优化研究[D];西北工业大学;2002年
2 王春会;连续体结构拓扑优化设计[D];西北工业大学;2005年
3 刘晓雷;多变量建模技术的研究[D];北京化工大学;2006年
4 刘钊;基于ANSYS加筋圆柱壳结构强度分析研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
5 任晓辉;连续体结构拓扑优化方法研究[D];长安大学;2007年
6 杨绪印;桁条式圆筒机身颤振模型设计方法研究[D];大连理工大学;2009年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 马致远;宋勃;;空间网架的结构优化设计浅析[J];安徽建筑;2009年05期
2 郭旭;程耿东;;EPSILON-CONTINUATION APPROACH FOR TRUSS TOPOLOGY OPTIMIZATION[J];Acta Mechanica Sinica;2004年05期
3 ;The ICM method with objective function transformed by variable discrete condition for continuum structure[J];Acta Mechanica Sinica;2006年01期
4 ;Independent continuous mapping for topological optimization of frame structures[J];Acta Mechanica Sinica;2006年06期
5 ;Recent development in structural design and optimization[J];Acta Mechanica Sinica;2010年06期
6 陶桂洪;宋叔尼;宋贽;;RKPM方法关于非线性椭圆边值问题的的误差估计[J];安阳师范学院学报;2008年02期
7 范文锋;何景武;;基于水平集方法的连续体结构拓扑优化方法研究[J];安阳工学院学报;2007年01期
8 楼芬;邓建;;无网格法及其在岩石力学与工程中的应用[J];地下空间与工程学报;2007年06期
9 黄怡筠;衬里圆柱壳在热应力下的后屈曲平衡特性[J];兵工学报;1992年04期
10 王良国,张立平;弹丸发射时装填物的瞬态响应分析[J];兵工学报;1993年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 江春冬;贾海朋;杜太行;张磊;江春波;;进化算法在结构拓扑优化中的应用[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
2 张桥;张卫红;朱继宏;;动响应拓扑优化设计改进[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集(2011)下册[C];2011年
3 王栋;;位移约束下平面刚架结构形状优化设计[A];首届全国航空航天领域中的力学问题学术研讨会论文集(下册)[C];2004年
4 高凌天;刘凯欣;刘颖;;无网格方法在冲击动力学中的应用[A];计算爆炸力学进展[C];2006年
5 张伟伟;叶正寅;张陈安;;基于CFD技术的导弹伺服气动弹性分析[A];第十届全国空气弹性学术交流会会议论文集[C];2007年
6 叶正寅;张陈安;;翼型随迎角的颤振性质变化规律[A];第十届全国空气弹性学术交流会会议论文集[C];2007年
7 高效伟;;无奇异积分的径向积分边界单元法[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
8 周瑞忠;吴琛;袁文君;;结构动力分析的小波变换与无单元方法[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
9 龙凯;肖涛;左正兴;;动柔顺度最小目标下的连续体拓扑优化方法[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
10 龙凯;李涛;左正兴;孙宇娟;;基于独立节点变量的连续体动态拓扑优化方法[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
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1 孙顺凯;流体力学方程与扩散方程有限点方法的若干研究[D];中国工程物理研究院;2010年
2 郭庆勇;非保守系统Fourier卷积型拟变分原理研究及应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 周平;柔体动力学初值问题拟变分原理及其应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 张勤拓;机载导弹SINS动基座传递对准技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 张忠;固体炸药冲击起爆的物质点法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 徐刚;不规则波中浮体二阶水动力时域数值模拟[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 段志东;基于广义模块化设计的快锻液压机机架力学特性研究[D];兰州大学;2010年
8 周建伟;状态受限最优控制问题的谱方法[D];华东师范大学;2011年
9 张祖军;无网格法及其在注塑充填数值分析中的应用[D];华南理工大学;2010年
10 姜欣;食品体系通电加热过程温度场的模拟研究[D];华南理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李伟;基于ANSYS平台的拓扑优化方法研究及其在离心机吊篮结构设计中的应用[D];中国工程物理研究院;2010年
2 周翔;微型扑翼飞行器的气动特性及其优化研究[D];南昌航空大学;2010年
3 隋晓艳;有限点法在地下水稳定流模拟中的应用[D];辽宁师范大学;2010年
4 刘婷;用无网格Galerkin法求解地下水流拟三维问题[D];辽宁师范大学;2010年
5 宋现洲;某空气压缩机转子轴承系统动力学分析[D];郑州大学;2010年
6 闫利利;起重机箱形梁的拓扑优化研究[D];郑州大学;2010年
7 王瑞英;H(curl)空间的各向异性分析[D];郑州大学;2010年
8 林红玲;两类发展型方程的新混合元格式[D];郑州大学;2010年
9 赵丛;高阶Hermite元及其在椭圆边值均匀化问题中的应用[D];郑州大学;2010年
10 聂坤;代数三角混合插值求解均匀化问题[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
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1 关晓红;浅谈星载天线技术[J];电子世界;2003年01期
2 王跃方,孙焕纯,黄丽华;离散变量结构拓扑优化设计研究[J];固体力学学报;1998年01期
3 孙蓓;苏超;;拓扑优化均匀化方法的改进迭代算法[J];河海大学学报(自然科学版);2010年01期
4 蔡文学,程耿东;桁架结构拓扑优化设计的模拟退火算法[J];华南理工大学学报(自然科学版);1998年09期
5 王书亭,左孔天;基于均匀化理论的拓扑优化算法研究[J];华中科技大学学报(自然科学版);2004年10期
6 昌俊康;段宝岩;;连续体结构拓扑优化的一种改进变密度法及其应用[J];计算力学学报;2009年02期
7 刘少芳,张宪民,陈永健;基于均匀化方法的柔顺机构的拓扑优化设计[J];机械设计与研究;2004年06期
8 周克民,李俊峰,李霞;结构拓扑优化研究方法综述[J];力学进展;2005年01期
9 柴山,石连栓,孙焕纯;包含两类变量的离散变量桁架结构拓扑优化设计[J];力学学报;1999年05期
10 荣见华;;一种改进的结构拓扑优化水平集方法[J];力学学报;2007年02期
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 吴伟娜;圆锥扫描天线支架展开机构优化及误差分析[D];吉林大学;2007年
2 李湘沅;基于ANSYS平台的连续体结构拓扑优化方法研究[D];同济大学;2007年
3 孙圣权;基于ESO的液压机下横梁结构拓扑优化及双向进化结构优化方法研究[D];重庆大学;2008年
4 汤颖颖;基于变密度法的连续体拓扑优化设计[D];长安大学;2008年
【二级参考文献】
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1 褚金奎,郝秀春,王立鼎;拓扑优化方法的研究现状及在微机构设计中的应用[J];微纳电子技术;2003年Z1期
2 刘兵山,燕瑛,钱卫,段跃新;复合材料机翼盒段的设计、模态分析和试验[J];北京航空航天大学学报;2003年11期
3 万志强,杨超,郦正能;混合遗传算法在气动弹性多学科优化中的应用[J];北京航空航天大学学报;2004年12期
4 吕斌;刘德广;谢长川;杨超;;机翼低速风洞试验颤振模型优化设计方法[J];北京航空航天大学学报;2006年02期
5 潘立登;多变量系统子子模型辨识[J];北京化工学院学报(自然科学版);1988年04期
6 左正兴,邹文胜,廖日东;二维连续体的拓扑优化设计研究[J];北京理工大学学报;1998年01期
7 张振华,朱锡,白雪飞;水下爆炸冲击波的数值模拟研究[J];爆炸与冲击;2004年02期
8 谌勇,唐平,汪玉,杨世全;刚塑性圆板受水下爆炸载荷时的动力响应[J];爆炸与冲击;2005年01期
9 谢祚水;许辑平;;新材料大直径潜水环肋圆柱壳的应力分析[J];船舶工程;1993年02期
10 夏利娟,吴嘉蒙,金咸定;工程结构的拓扑优化设计研究(英文)[J];船舶力学;2002年06期
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1 燕瑛;黄聪;成传贤;段跃新;刘兵山;;低模量复合材料刚度和强度的分析与实验研究[A];复合材料:生命、环境与高技术——第十二届全国复合材料学术会议论文集[C];2002年
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1 刘震宇;微型及小型柔性机械结构的拓扑优化设计方法[D];大连理工大学;2000年
2 唐文艳;结构优化中的遗传算法研究和应用[D];大连理工大学;2002年
3 任莉;理想材料零件的结构优化设计[D];大连理工大学;2008年
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1 崔明涛;基于概率的结构动力拓扑优化设计研究[D];西安电子科技大学;2001年
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1 王海涛;李初晔;马岩;;结构优化技术在产品设计创新中的应用[J];航空制造技术;2010年22期
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4 郄彦辉;刘波;李晓雷;李玉霞;;基于有限元分析的轨座结构拓扑优化[J];煤矿机械;2007年12期
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6 李学修;黄虎;刘长虹;;拓扑优化方法在轻卡车身结构改进中的应用[J];上海工程技术大学学报;2007年01期
7 郄彦辉;刘波;王秀红;李建鹏;;挡板槽帮的结构拓扑优化[J];煤矿机械;2007年06期
8 王伟;;机翼结构拓扑优化的一种新渐进结构优化方法[J];飞机设计;2007年04期
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10 于多年;王登峰;汪振华;王建勇;;基于拓扑优化的重型货车驾驶室轻量化技术研究[J];汽车技术;2009年09期
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2 牛东振;赵雅欣;晏明生;朱胜利;;飞机地板支持结构优化设计研究[A];探索 创新 交流(第4集)——第四届中国航空学会青年科技论坛文集[C];2010年
3 杜江华;陈昌亚;顾亦磊;;拓扑优化方法在某卫星下舱隔板结构设计中的应用[A];结构及多学科优化工程应用与理论研讨会’2009(CSMO-2009)论文集[C];2009年
4 李杰;刘威;卫书麟;;生命线工程网络抗震拓扑优化研究[A];第三届全国城市与工程安全减灾学术研讨会论文集[C];2010年
5 冷国俊;;大型反射面天线机电场耦合模型及其在65m口径天线设计中的应用[A];2011年机械电子学学术会议论文集[C];2011年
6 刘易军;宫赫;董欣;朱东;孟广伟;;基于骨重建理论及拓扑优化思想的胫骨上端模拟[A];第八届全国生物力学学术会议论文集[C];2006年
7 罗超;王琮;任翠青;秦立成;;大型起重船臂架结构拓扑优化设计研究[A];2009年度海洋工程学术会议论文集(下册)[C];2009年
8 赵志敏;刘书田;;考虑刚度性能要求的梁截面拓扑优化设计[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
9 沙巍;陈长征;;基于OptiStruct的次镜组件柔性铰链[A];结构及多学科优化工程应用与理论研讨会’2009(CSMO-2009)论文集[C];2009年
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1 通讯员 张晶晶 记者 吴永红;全国首座优化设计超临界火电厂竣工[N];安徽日报;2008年
2 陈涛;海南村路:优化设计 降低成本[N];中国交通报;2007年
3 张允峰 彭国勋;CAE技术在空调器木包装箱优化设计中的应用[N];中国包装报;2008年
4 通讯员 肖锋 本报记者 陶海音;“衡变”上半年节支1300万[N];湖南日报;2005年
5 王泽斌;计算机辅助玻璃配主优化设计[N];中国建材报;2007年
6 高国敏王春燕 张材;汽车厂房优化设计攻略[N];建筑时报;2008年
7 季佳莹;优化设计加快审批 抢抓进度如期完工[N];哈尔滨日报;2008年
8 高学文;优化设计 改进结构 节约资源[N];中国包装报;2010年
9 ;郑松辉 优化设计“智多星”[N];中国航天报;2003年
10 综合;WLAN网络的优化设计[N];人民邮电;2003年
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1 王晓明;特定功能结构的拓扑优化[D];大连理工大学;2010年
2 李顺利;无网格自然邻接点Petrov-Galerkin法及其在结构分析和拓扑优化中的应用[D];湖南大学;2011年
3 徐胜利;基于拓扑优化的结构刚度和渗流多功能材料设计[D];大连理工大学;2010年
4 胡三宝;多学科拓扑优化方法研究[D];华中科技大学;2011年
5 陈志敏;基于文化基因算法的拓扑优化方法研究[D];华中科技大学;2010年
6 陈志敏;基于文化基因算法的拓扑优化方法及其关键技术研究[D];华中科技大学;2010年
7 李冬梅;多场耦合及多相材料的柔顺机构拓扑优化研究[D];华南理工大学;2011年
8 左孔天;连续体结构拓扑优化理论与应用研究[D];华中科技大学;2004年
9 刘国梁;不确定性结构分析及拓扑优化研究[D];西安电子科技大学;2013年
10 王博;蜂窝结构多功能优化设计[D];大连理工大学;2007年
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1 王明明;铝合金汽车轮毂结构设计及优化[D];吉林大学;2011年
2 卞钢;船体结构强度有限元分析与优化[D];大连理工大学;2005年
3 朱润;静力载荷下板壳结构的拓扑优化[D];北京工业大学;2011年
4 桑韧;平面连续结构拓扑优化的GA-FE方法研究[D];南京航空航天大学;2003年
5 刘玚;面向机身颤振模型的结构拓扑优化方法研究[D];大连理工大学;2010年
6 陈茹雯;某军车车身有限元分析及拓扑优化[D];南京理工大学;2004年
7 兰倩;厚筏与地基非线性相互作用数值分析及拓扑优化[D];兰州理工大学;2004年
8 汪海滨;Level set算法及其应用[D];西北工业大学;2006年
9 刘伟;空间桁架屈曲约束下的拓扑优化设计[D];大连理工大学;2002年
10 杜雷;基于概率的连续体结构拓扑优化设计[D];西安电子科技大学;2004年
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