考虑气动弹性的飞行器辐射状结构数量、尺寸和角度混合优化设计方法技术

本发明专利技术提出一种考虑气动弹性的飞行器辐射状结构数量、尺寸和角度混合优化设计方法，基于飞行器实际工作环境，综合考虑了气动热、材料许用应力、结构重量等约束，同时实现结构数量、尺寸与角度的混合优化，考虑了各优化目标间的相关性因素，符合工程实际。此外，传统基于基结构法的优化流程，对于已确定的基结构不会进行布局调整，这对初始基结构布局设计要求较高。本发明专利技术在优化过程中，引入了基结构的角度变量作为优化变量，降低了基结构的初始布局难度。难度。难度。

【技术实现步骤摘要】
考虑气动弹性的飞行器辐射状结构数量、尺寸和角度混合优化设计方法


[0001]本专利技术涉及高超声速飞行器结构设计领域，特别涉及一种考虑气动弹性的高超声速飞行器结构设计优化方法，主要为考虑机翼结构/静气弹/气动热多学科下的高超声速飞行器辐射状结构数量、尺寸和角度混合优化设计方法。

技术介绍

[0002]随着高超声速工程的发展，飞行器需要在大气层中长时间高速飞行，面临的气动载荷环境非常严峻，另一方面，飞行器承载结构向轻质化方向发展，结构的刚度逐渐降低，复杂气动载荷下的气动弹性问题逐渐成为飞行器结构设计的重要约束。因此，考虑气动弹性问题的飞行器结构优化设计问题研究，对于高超声速飞行器的研制具有重要意义。
[0003]结构优化设计涉及计算力学、数学规划、计算机科学以及其他工程学科，是现代结构设计领域的重要研究方向。高超声速飞行器的结构设计，既需要满足强度和刚度设计要求，又需要满足质量和体积约束，具有优化目标多、优化约束复杂的特点。传统的飞行器结构优化设计通常采用分层优化策略，依次实现结构的布局优化和尺寸优化。虽然分层优化策略具有逻辑清晰、方法简本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑气动弹性的飞行器辐射状结构数量、尺寸和角度混合优化设计方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：确定飞行器构件中的辐射状结构原始构型，并给定原始基结构，建立飞行器构件的三维有限元模型；步骤2：根据步骤1确定的原始构型，建立优化模型：以飞行器构件中辐射状结构的数量、尺寸、角度作为设计变量；以飞行器构件的气动弹性影响量最低为目标函数；以辐射状结构的应力、位移、质量和温度作为约束条件；步骤3：采用优化算法对优化模型进行求解，进行辐射状结构数量、尺寸、角度的混合优化得到结构最优结果；步骤4：判断优化结果是否符合设计要求，如果符合，则输出最终结果，若不符合，则修改约束信息，返回步骤2重新建立优化模型。2.根据权利要求1所述一种考虑气动弹性的飞行器辐射状结构数量、尺寸和角度混合优化设计方法，其特征在于：所述飞行器构件为机翼，所述辐射状结构为机翼内部梁结构。3.根据权利要求2所述一种考虑气动弹性的飞行器辐射状结构数量、尺寸和角度混合优化设计方法，其特征在于：所述辐射状结构原始构型为从翼根中部向机翼前缘、翼稍以及机翼后缘布置若干机翼梁结构。4.根据权利要求3所述一种考虑气动弹性的飞行器辐射状结构数量、尺寸和角度混合优化设计方法，其特征在于：所述设计变量为机翼梁结构的数量、每个机翼梁结构的宽度，以及每个机翼梁结构与翼根的夹角。5.根据权利要求2或4所述一种考虑气动弹性的飞行器辐射状结构数量、尺寸和角度混合优化设计方法，其特征在于：所述约束条件为机翼梁结构的应力小于梁结构所用采用的许用应力，机翼结构的最大位移不超过设定值，机翼质量变化不超过设定值，以及机翼在飞行条件下最高温度和平均温度不超过设定值。6.根据权利要求5所述一种考虑气动弹性的飞行器辐射状结构数量、尺寸和角度混合优化设计方法，其特征在于：采用遗传算法对优化模型进行求解。7.根据权利要求6所述一种考虑气动弹性的飞行器辐射状结构数量、尺寸和角度混合优化设计方法，其特征在于：所述遗传算法中，染色体分为拓扑变量、尺寸变量和角度变量三部分；其中拓扑变量为取值为0或1的变量：取1表示机翼梁结构存在，取0表示机翼梁结构不存在；尺寸变量与角度变量为给定范围内的连续变量。8.根据权利要求7所述一种考虑气动弹性的飞行器辐射状结构数量、尺寸和角度混合优化设计方法，其特征在于：所述优化模型为：find X
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【专利技术属性】
技术研发人员：苟建军，贾书榛，龚春林，胡嘉欣，王健磊，吴蔚楠，赵航，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：