機(jī)翼非線性氣動(dòng)彈性優(yōu)化設(shè)計(jì)

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1、----NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAerospaceEngineeringNonlinearaeroelasticoptimizationdesignofwingAThesisinEngineeringMechanicsbyWanZhongAdvisedbyProf.HanJingLongSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringDecember,2011----

2、--承諾書本人聲明所呈交的碩士學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的研究成果，也不包含為獲得南京航空航天大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過(guò)的材料。本人授權(quán)南京航空航天大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。（保密的學(xué)位論文在解密后適用本承諾書）作者簽名：日期：------南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要幾何非線性是大展弦比機(jī)翼的一個(gè)典型特征，在其氣動(dòng)彈性分析中，傳統(tǒng)的基于小擾動(dòng)的線性分析方法已不再適用，必須采用非線性氣動(dòng)彈性分

3、析技術(shù)。本文借助于多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計(jì)平臺(tái)ISIGHT，對(duì)NASTRAN與MATLAB進(jìn)行集成，提出了一種大展弦比機(jī)翼非線性氣動(dòng)彈性分析計(jì)算方法。它們可由以下步驟組成：1）在給定的飛行條件下進(jìn)行非線性靜氣動(dòng)彈性變形計(jì)算，通過(guò)迭代求得其靜平衡位置；2）在此位置對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行線化和線化后的模態(tài)分析，根據(jù)所選分析類型（靜態(tài)發(fā)散或顫振）輸出數(shù)據(jù)；3）將2）中輸出的數(shù)據(jù)通過(guò)DMAP語(yǔ)言引入到NASTRAN的氣動(dòng)彈性分析序列中；4）將3）中求得的動(dòng)壓值與前一步動(dòng)壓進(jìn)行比較，設(shè)定收斂指標(biāo)，通過(guò)迭代得到機(jī)翼的非線性氣動(dòng)彈性特性。經(jīng)算例證明，本方法能有效的計(jì)及結(jié)構(gòu)幾何非線性對(duì)機(jī)翼氣動(dòng)彈性特性的影響，并能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)求解，具

4、有較好的工程適用性。利用該方法分別對(duì)不同算例進(jìn)行了靜氣動(dòng)彈性分析與顫振分析；并進(jìn)一步探討了不同初始攻角下幾何非線性對(duì)機(jī)翼顫振速度的影響。采用上述方法，結(jié)合ISIGHT軟件自身優(yōu)化功能，在不改變機(jī)翼結(jié)構(gòu)重量的前提下，以機(jī)翼蒙皮鋪層角度為設(shè)計(jì)變量，以機(jī)翼非線性顫振速度為優(yōu)化目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)大展弦比機(jī)翼的非線性氣動(dòng)彈性剪裁設(shè)計(jì)，通過(guò)算例說(shuō)明了復(fù)合材料層合板的鋪層角度對(duì)機(jī)翼非線性顫振速度的影響。關(guān)鍵詞：幾何非線性，氣動(dòng)彈性，顫振，大展弦比機(jī)翼，優(yōu)化設(shè)計(jì)本文論文工作在機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)及控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。i---機(jī)翼非線性氣動(dòng)彈性優(yōu)化設(shè)計(jì)ABSTRACTGeometricnonlinearityisat

5、ypicalcharacteristicofhigh-aspect-ratiowing.Thetraditional aeroelasticanalysismethodbasedontheassumptionofsmalldisturbanceisnolongerapplicable.Itis necessarytohavenonlinearaeroelasticanalysis.ThispaperbasedonthemultidisciplinarydesignoptimizationplatformISIGHTintegratedwith NASTRANandMATLAB,present

6、sanonlinearaeroelasticanalysismethodforthehigh-aspect-ratio wing.Theycanbecomposedofthefollowingsteps:1)giventheflightconditionsforthenonlinear staticaeroelasticsdeformationcalculation,thestaticequilibriumpositionofhigh-aspect-ratiowingis obtainedthroughiteration.2)linearizethesystemandcarryoutthel

7、inearizedmodelanalysisatthis location.Accordingtotheselectedtypeofanalysis(staticdivergenceorflutter),outputthedate.3)take thedateoutputbythepreviousstepintoNASTRAN′aeroelasticsolvingsequencethroughDMAP lan