關(guān)于兩類機(jī)翼模型拓?fù)鋬?yōu)化對(duì)比分析報(bào)告

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1、關(guān)于兩類機(jī)翼模型拓?fù)鋬?yōu)化對(duì)比問(wèn)題的報(bào)告目的在上一次受力變形分析的基礎(chǔ)上再對(duì)兩種類型機(jī)翼模型進(jìn)行初步拓?fù)鋬?yōu)化，對(duì)比分析拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果。優(yōu)化問(wèn)題描述目標(biāo)：柔順度（應(yīng)變能）最小化約束：設(shè)計(jì)體積上限為40％，50％。變量：設(shè)計(jì)空間中每個(gè)單元的密度1、施加約束邊界條件約束邊界條件：限制模型左端面部分單元節(jié)點(diǎn)沿x,y,z三個(gè)方向的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。約束的施加位置如圖1所示圖1優(yōu)化結(jié)果1.1、具有兩種單元屬性的機(jī)翼模型優(yōu)化結(jié)果如圖2～4所示。圖中左側(cè)為3D實(shí)體單元加2D殼單元機(jī)翼模型的拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果；圖中右側(cè)為只有3D實(shí)體單元元機(jī)翼模型的拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果。圖2（單元密度云圖）圖3（去除低密

2、度單元后的密度等值面圖）當(dāng)約束為設(shè)計(jì)體積上限40％（upperbound=0.4）時(shí)，3D實(shí)體單元加2D殼單元機(jī)翼模型的最大位移量1383mm。發(fā)生在機(jī)翼模型中紅色顏色區(qū)域見(jiàn)圖4左側(cè)所示。當(dāng)約束為設(shè)計(jì)體積上限50％（upperbound=0.5）時(shí)，3D實(shí)體單元加2D殼單元機(jī)翼模型的最大位移量614.5mm。發(fā)生在機(jī)翼模型中紅色顏色區(qū)域見(jiàn)圖4右側(cè)所示。圖4（位移云圖）為便于和上次的受力變形分析對(duì)比載荷邊界條件仍然是沿Y軸負(fù)方向在整個(gè)面上施加力F=1400N，顯然發(fā)生的最大位移有所加大。1.2、目標(biāo)函數(shù)迭代收斂曲線圖5（約束設(shè)計(jì)體積上限40％時(shí)目標(biāo)函數(shù)迭代收斂曲線

3、）圖6（約束設(shè)計(jì)體積上限50％時(shí)目標(biāo)函數(shù)迭代收斂曲線）有上圖可知3D實(shí)體單元加2D殼單元機(jī)翼模型的目標(biāo)函數(shù)迭代次數(shù)是完全不同的，在目標(biāo)函數(shù)相同（柔順度（應(yīng)變能）最小化），當(dāng)約束為設(shè)計(jì)體積上限40％（upperbound=0.4）時(shí)，迭代次數(shù)是8次；當(dāng)約束為設(shè)計(jì)體積上限50％（upperbound=0.5）時(shí)，迭代次數(shù)僅為4次。2.1、僅有3D實(shí)體單元屬性的機(jī)翼模型優(yōu)化結(jié)果如圖7～8所示。圖7（去除低密度單元后的密度等值面圖）當(dāng)約束為設(shè)計(jì)體積上限40％（upperbound=0.4）時(shí)，3D實(shí)體單元機(jī)翼模型的最大位移量314.7mm。發(fā)生在機(jī)翼模型中紅色顏色區(qū)域見(jiàn)

4、圖5左側(cè)所示。當(dāng)約束為設(shè)計(jì)體積上限50％（upperbound=0.5）時(shí)，3D實(shí)體單元機(jī)翼模型的最大位移量270.3mm。發(fā)生在機(jī)翼模型中紅色顏色區(qū)域見(jiàn)圖6右側(cè)所示。圖8（位移云圖）為便于和上次的受力變形分析對(duì)比載荷邊界條件仍然是沿Y軸負(fù)方向在整個(gè)面上施加力F=1400N，顯然發(fā)生的最大位移有所加大。2.2、目標(biāo)函數(shù)迭代收斂曲線圖9（約束設(shè)計(jì)體積上限40％時(shí)目標(biāo)函數(shù)迭代收斂曲線）圖10（約束設(shè)計(jì)體積上限40％時(shí)目標(biāo)函數(shù)迭代收斂曲線）有上圖可知3D實(shí)體單元機(jī)翼模型的目標(biāo)函數(shù)迭代次數(shù)也是不同的，在目標(biāo)函數(shù)相同（柔順度（應(yīng)變能）最小化），當(dāng)約束為設(shè)計(jì)體積上限40％（

5、upperbound=0.4）時(shí)，迭代次數(shù)是8次；當(dāng)約束為設(shè)計(jì)體積上限50％（upperbound=0.5）時(shí)，迭代次數(shù)是6次。結(jié)論綜合以上分析可知：由于機(jī)翼模型左端面只有部分固定約束，所以最大位移有了很大幅度的增加。從拓?fù)鋬?yōu)化的密度云圖來(lái)看優(yōu)化結(jié)果很不理想，需要進(jìn)一步考慮加入更多的限制性條件。林純景2013-11-29