【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及复合材料结构优化设计方法领域，特别涉及一种飞行器预变形设备舱门结构优化设计与复合材料设计方法；
技术介绍
在航空航天设计中，保证设计要求的前提下使结构重量最轻一直是设计人员不懈的追求。随着复合材料的兴起，越来越多的结构采用复合材料取代以往传统的金属材料。与传统金属材料的均质性不同，复合材料的铺层设计、各向异性等独特的设计方法对设计人员提出了新的挑战。飞行器设备舱门是航空结构中典型的结构之一，也是保证飞行器使用安全和机内工作人员安全的重要部件。在使用过程中，飞行器设备舱门主要受到内外压差及气动载荷的作用，需要具由足够的强度、刚度与可靠性以保持结构的使用性能与使用安全。如果设备舱不能保证强度、刚度与可靠性，将对飞行器的气动特性与气密性造成严重影响，甚至直接危及机内人员安全。一方面，是航空航天领域迫切的减重需求不断敦促飞行器结构设计抛弃不必要的重量，另一方面，是为避免复杂的锁定机构带来的可靠性下降问题。故摈弃锁机构，采用预变形门取代，舱门关闭后，预变形结构受挤压产生预应力能够有效地减小舱门在受到外部载荷与惯性载荷作用下的弹性变形，起到锁紧舱门的作用。专利...
【技术保护点】
一种自锁定的复合材料预变形舱门结构优化设计方法，其特征在于实现步骤如下：(1)以门结构边框顶点位置为定位点，在门的预变形一侧设置特征点，用于拟合出符合基本设计需求的拟合曲线，选取特征点坐标为优化设计变量，记为x＝(x1,x2,…,xk)；根据工程需要，作为设计变量的特征点位置有相对应的变化范围，即x∈[xL,xU]，依据经验或要求给出初始设计变量及各个设计变量的约束范围；(2)基于上述特征点，带入所设计拟合曲线的方程组中，解出若干曲线上点的坐标，利用样条曲线连接各定位点建立近似拟合曲线，与其他预变形门形状的控制点一并构建门结构几何模型，即读入包含特征点坐标的输入文件并生成几...
【技术特征摘要】
1.一种自锁定的复合材料预变形舱门结构优化设计方法，其特征在于实现步骤如下：(1)以门结构边框顶点位置为定位点，在门的预变形一侧设置特征点，用于拟合出符合基本设计需求的拟合曲线，选取特征点坐标为优化设计变量，记为x＝(x1,x2,…,xk)；根据工程需要，作为设计变量的特征点位置有相对应的变化范围，即x∈[xL,xU]，依据经验或要求给出初始设计变量及各个设计变量的约束范围；(2)基于上述特征点，带入所设计拟合曲线的方程组中，解出若干曲线上点的坐标，利用样条曲线连接各定位点建立近似拟合曲线，与其他预变形门形状的控制点一并构建门结构几何模型，即读入包含特征点坐标的输入文件并生成几何模型的过程，上述操作即为读入过程；(3)为将门结构几何模型进一步转化为可用于计算的有限元模型，基于CAE工具软件平台，对所述门结构几何模型进行材料设置、网格划分、建立接触、复合材料铺层的有限元建模过程，最终建立的舱门结构模型包括壳单元构成的门结构、梁单元构成的筋结构以及实体单元构成的纵向止挡三部分，上述操作即为建模过程；将由特征点坐标到建立有限元模型的过程进行参数化，参数化中所涉及的参数包括特征点坐标与复合材料铺层厚度；(4)得到有限元模型后，分两步进行仿真计算以模拟结构实际使用中的变形，第一步为预加载过程，模拟预变形门合上时产生预应力的过程，第二步为实际工况加载过程，根据读入的载荷数据，模拟预变形门使用中受外载荷变形的过程，两步计算后可得到加载计算的结果数据，对结果数据进行下一步的后处理，上述操作即为计算过程；(5)利用CAE工具软件的后处理功能，提取上述加载计算的结果数据，对结果数据进行处理，得到与设计要求直接相关的指标数据，以结果文件的形式输出，上述操作即为输出过程；(6)将整个读入、建模、加载、计算、输出过程编写并整合为APDL自动处理命令流文件，当各设计变量在给定约束范围内取值时，自动根据特征点位置和复合材料铺层厚度生成参数化的几何模型与有限元模型，并根据读入的...
【专利技术属性】
技术研发人员：王晓军，蔡逸如，王磊，耿新宇，张泽晟，樊维超，刘鑫，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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