【技术实现步骤摘要】
本申请涉及无人机，尤其涉及一种无人机机翼肋拓扑优化方法和装置。
技术介绍
1、太阳能无人机具有很大的展弦比，机翼上铺满了电池板，导致机翼受载较大。为了提升机翼的承载能力，布置的机翼肋的数量众多。若机翼肋采用传统的腹板肋，则机翼肋的重量将会过大，从而增大飞机结构设计困难。
2、但目前对于太阳能无人机的机翼肋结构进行结构优化的方法，普遍存在优化后重量仍然无法满足应用需求的缺陷。
技术实现思路
1、本申请实施例提供了一种无人机机翼肋拓扑优化方法和装置，解决了现有技术对太阳能无人机的机翼肋结构进行结构优化效率较低的技术问题。
2、一方面，本申请实施例提供了一种无人机机翼肋拓扑优化方法，包括以下步骤：
3、构建目标无人机的拓扑优化有限元模型；其中，所述拓扑优化有限元模型包括机翼主梁结构模型、机翼蒙皮机构模型和机翼肋结构模型；
4、在所述机翼蒙皮结构模型上施加预设气动载荷，对所述机翼主梁结构模型的端部进行自由度约束，以获得所述机翼肋结构模型的初始拓扑优化参数；
5、基于所述初始拓扑优化参数，对所述拓扑优化有限元模型进行灵敏度分析和优化迭代计算，获得目标拓扑优化参数；基于所述目标拓扑优化参数，获得目标无人机的目标机翼肋结构模型；
6、基于所述目标机翼肋结构模型，判断所述目标机翼肋结构模型的传力路径信息；基于所述传力路径信息，对所述机翼肋结构模型进行优化。
7、作为本申请一些可选实施方式，所述基于所述初始拓扑优化参
8、基于所述初始拓扑优化参数，对所述拓扑优化有限元模型进行灵敏度分析，以获得显式拓扑优化有限元模型；其中，所述拓扑优化有限元模型为隐式拓扑优化有限元模型；
9、对所述显式拓扑优化有限元模型进行优化迭代计算，获得目标拓扑优化参数。
10、作为本申请一些可选实施方式，所述对所述显式拓扑优化有限元模型进行优化迭代计算，获得目标拓扑优化参数，包括：
11、对所述显式拓扑优化有限元模型进行优化迭代计算，以获得第一拓扑优化参数；
12、基于预设阈值和所述第一拓扑优化参数，获得目标拓扑优化参数。
13、作为本申请一些可选实施方式，所述拓扑优化有限元模型的各模型参数满足以下关系式：
14、ku＝p
15、式中，k是刚度矩阵；u是单元节点位移矢量；p是单元节点载荷矢量。
16、作为本申请一些可选实施方式，所述基于所述初始拓扑优化参数，对所述拓扑优化有限元模型进行灵敏度分析，以获得显式拓扑优化有限元模型，包括：
17、基于所述初始拓扑优化参数，对所述拓扑优化有限元模型进行灵敏度分析，获得结构响应的灵敏度；
18、基于所述结构响应的灵敏度，获得显式拓扑优化有限元模型。
19、作为本申请一些可选实施方式，所述结构响应的灵敏度满足以下关系式：
20、
21、其中，u是单元节点位移矢量；q是系数矩阵；g是约束函数值；x是设计变量值；t是转置数。
22、作为本申请一些可选实施方式，所述约束函数值满足以下关系式：
23、g＝qtu
24、其中，g是约束函数值；q是系数矩阵；t是转置数；u是单元节点位移矢量。
25、作为本申请一些可选实施方式，所述设计变量值满足以下关系式：
26、
27、其中，x是设计变量值；u是单元节点位移矢量；k是刚度矩阵；p是单元节点载荷矢量。
28、作为本申请一些可选实施方式，所述初始拓扑优化参数包括：优化变量、优化约束与优化目标；其中，所述拓扑优化的优化变量为机翼肋腹板的所有单元。
29、再一方面，本申请实施例提供了一种无人机机翼肋拓扑优化装置，包括：
30、构建模型模块，用于构建目标无人机的拓扑优化有限元模型；其中，所述拓扑优化有限元模型包括机翼主梁结构模型、机翼蒙皮机构模型和机翼肋结构模型；
31、模拟气动模块，用于在所述机翼蒙皮结构模型上施加预设气动载荷，对所述机翼主梁结构模型的端部进行自由度约束，以获得所述机翼肋结构模型的初始拓扑优化参数；
32、迭代模块，用于基于所述初始拓扑优化参数，对所述拓扑优化有限元模型进行灵敏度分析和优化迭代计算，获得目标拓扑优化参数；基于所述目标拓扑优化参数，获得目标无人机的目标机翼肋结构模型；
33、优化模块，用于基于所述目标机翼肋结构模型，判断所述目标机翼肋结构模型的传力路径信息；基于所述传力路径信息，对所述机翼肋结构模型进行优化。
34、与现有技术相比，本申请实施例提供了一种无人机机翼肋拓扑优化方法，包括以下步骤：构建目标无人机的拓扑优化有限元模型；其中，所述拓扑优化有限元模型包括机翼主梁结构模型、机翼蒙皮机构模型和机翼肋结构模型；在所述机翼蒙皮结构模型上施加预设气动载荷，对所述机翼主梁结构模型的端部进行自由度约束，以获得所述机翼肋结构模型的初始拓扑优化参数；基于所述初始拓扑优化参数，对所述拓扑优化有限元模型进行灵敏度分析和优化迭代计算，获得目标拓扑优化参数；基于所述目标拓扑优化参数，获得目标无人机的目标机翼肋结构模型；基于所述目标机翼肋结构模型，判断所述目标机翼肋结构模型的传力路径信息；基于所述传力路径信息，对所述机翼肋结构模型进行优化。通过上述拓扑优化方法，对目标无人机的机翼肋进行了结构优化，以获得重量更轻的机翼肋，从而更好地满足应用需求。
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1.一种无人机机翼肋拓扑优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述无人机机翼肋拓扑优化方法，其特征在于，所述基于所述初始拓扑优化参数，对所述拓扑优化有限元模型进行灵敏度分析和优化迭代计算，获得目标拓扑优化参数，包括：
3.根据权利要求2所述无人机机翼肋拓扑优化方法，其特征在于，所述对所述显式拓扑优化有限元模型进行优化迭代计算，获得目标拓扑优化参数，包括：
4.根据权利要求1所述无人机机翼肋拓扑优化方法，其特征在于，所述拓扑优化有限元模型的各模型参数满足以下关系式：
5.根据权利要求2所述无人机机翼肋拓扑优化方法，其特征在于，所述基于所述初始拓扑优化参数，对所述拓扑优化有限元模型进行灵敏度分析，以获得显式拓扑优化有限元模型，包括：
6.根据权利要求5所述无人机机翼肋拓扑优化方法，其特征在于，所述结构响应的灵敏度满足以下关系式：
7.根据权利要求6所述无人机机翼肋拓扑优化方法，其特征在于，所述约束函数值满足以下关系式：
8.根据权利要求6所述无人机机翼肋拓扑优化方法，其特征在于，所述
9.根据权利要求1所述无人机机翼肋拓扑优化方法，其特征在于，所述初始拓扑优化参数包括：优化变量、优化约束与优化目标；其中，所述拓扑优化的优化变量为机翼肋腹板的所有单元。
10.一种无人机机翼肋拓扑优化装置，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种无人机机翼肋拓扑优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述无人机机翼肋拓扑优化方法，其特征在于，所述基于所述初始拓扑优化参数，对所述拓扑优化有限元模型进行灵敏度分析和优化迭代计算，获得目标拓扑优化参数，包括：
3.根据权利要求2所述无人机机翼肋拓扑优化方法，其特征在于，所述对所述显式拓扑优化有限元模型进行优化迭代计算，获得目标拓扑优化参数，包括：
4.根据权利要求1所述无人机机翼肋拓扑优化方法，其特征在于，所述拓扑优化有限元模型的各模型参数满足以下关系式：
5.根据权利要求2所述无人机机翼肋拓扑优化方法，其特征在于，所述基于所述初始拓扑优化参数，对所述拓扑...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓忠，支亚非，程家林，何岩，王珏，杨莹，吴松泽，冀拓，
申请(专利权)人：成都飞机工业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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