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《機翼后緣柔性支撐結(jié)構(gòu)的拓?fù)鋬?yōu)化》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、航空學(xué)報ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaAug252015Vol36No82681-2687ISSN1000—6893CN11．1929／Vhttp：#hkxbbuaa．edu．cahkxb@buaa．edu．CFI機翼后緣柔性支撐結(jié)構(gòu)的拓?fù)鋬?yōu)化金棟平*，紀(jì)斌南京航空航天大學(xué)機械結(jié)構(gòu)力學(xué)及控制國家重點實驗室，南京210016摘要：針對機翼后緣柔性支撐結(jié)構(gòu)的多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化問題，分析了柔性支撐結(jié)構(gòu)的優(yōu)化目標(biāo)及目標(biāo)函數(shù)，并采用位矩陣表示機翼后緣柔性支撐結(jié)構(gòu)，利用非支配排序遺傳算法(NSGA一1I
2、)對該優(yōu)化問題進行了求解。在優(yōu)化過程中，引入連通性分析和相似個體過濾，借助ANSYS對可行個體進行有限元分析(FEA)，獲得了結(jié)構(gòu)質(zhì)量、變形性能和承載能力等目標(biāo)值。通過MATLAB對違約個體進行懲罰，實現(xiàn)了位矩陣表示的NSGA1I，得到了一組互不支配的機翼后緣柔性支撐優(yōu)化結(jié)構(gòu)，可根據(jù)實際需求選擇這些相應(yīng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。結(jié)果表明，本方法可為機翼后緣柔性支撐結(jié)構(gòu)的拓?fù)鋬?yōu)化提供可行、有效的解。關(guān)鍵詞：柔性結(jié)構(gòu)；機翼后緣；拓?fù)鋬?yōu)化；遺傳算法；多目標(biāo)優(yōu)化中圖分類號：V224文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1000—6893(2015)08—2681
3、—07變形機翼可根據(jù)不同的飛行條件自適應(yīng)地改變自身構(gòu)形來提高飛行器的氣動性能[1之]，其中改變機翼彎度是一種重要方式，而機翼前／后緣偏轉(zhuǎn)是改變彎度的一種重要形式[3巧]。傳統(tǒng)變彎度機翼通過偏轉(zhuǎn)前／后緣襟翼等方法改變翼型彎度，使得機翼在襟翼偏轉(zhuǎn)處形成縫隙和折線，破壞了翼面的光滑性和連續(xù)性，導(dǎo)致氣流提早分離，造成阻力增加、燃油利用率降低。與傳統(tǒng)的前／后緣襟翼及常規(guī)偏折控制面相比，采用柔性結(jié)構(gòu)可以光滑而持續(xù)地改變機翼形狀，能使氣動性能明顯提高‘67I。柔性結(jié)構(gòu)可根據(jù)工作條件，利用自身的彈性變形實現(xiàn)一定輪廓形狀的改變。密歇根大學(xué)的Ko
4、ta教授等[8。9]提出用柔性結(jié)構(gòu)實現(xiàn)機翼前／后緣可變的設(shè)計思路，并利用柔性結(jié)構(gòu)研制出可實現(xiàn)0。～6。變化的機翼前緣，使升力系數(shù)提高25％，升阻比提高51％。Podugu和Anantha—suresh[1叩使用形狀對比法對機翼前／后緣進行拓?fù)鋬?yōu)化，并將形狀記憶合金用于優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)。國內(nèi)開展柔性變形機翼研究的主要有西北工業(yè)大學(xué)的葛文杰團隊[111，他們分別從離散體和連續(xù)體兩個方面對柔性機翼進行拓?fù)鋬?yōu)化分析，并進行了理論論證和變形試驗。陳秀等[12]以實際變形曲線與目標(biāo)曲線之差最小作為優(yōu)化目標(biāo)，采用遺傳算法對柔性結(jié)構(gòu)的尺寸、形狀、
5、拓?fù)溥M行了綜合優(yōu)化。黃杰[13]和TongLl41等基于SIMP(SolidIsotropicMicro-structurewithPenalization)方法密度一剛度插值模型，實現(xiàn)了用于機翼前緣形狀連續(xù)變化的柔性結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化。拓?fù)鋬?yōu)化發(fā)展至今，涌現(xiàn)出多種優(yōu)化方法。BendsoeEl53提出了SIMP方法，并得到了廣泛認(rèn)可。Sigmund[16。73在SIMP基礎(chǔ)上，對靈敏度進行了改進以有效解決結(jié)構(gòu)最小柔度問題。Seth—ian和Wiegmann[181則將水平集法引入到結(jié)構(gòu)拓收稿日期：2015—04-09；退修Et期：2
6、015．04—12；錄用日期：2015-04-13；網(wǎng)絡(luò)出版時間：2015—04—2809：24網(wǎng)絡(luò)出版地址：WWWcnki．net／kcms／detail／111929．V．20150428．0924001html基金項目：國家自然科學(xué)基金(91016022)；江蘇高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程*通訊作者Tel．：025-8489025fE-mail：jindp@nuaaedu．Cfl引用格武
7、JinDP，JiB．Topologyoptim#ationofflexiblesupportstructurefortrailingedge!
8、如．ActaAeronauticaetAstronauticaSinica．2015，36(8)：2681-2687金棟平．紀(jì)斌機翼后緣曩性支撐結(jié)構(gòu)的拓豐卜優(yōu)化[JI虢空學(xué)報，2015，36(8)：2681-2687．航空學(xué)報Aug．252015Vol36No．8撲優(yōu)化中。遺傳算法作為一種廣義的優(yōu)化方法被廣泛用于結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化。JakielaEl93和Wang[20-213等提出位矩陣編碼的遺傳算法，利用位矩陣將設(shè)計域離散，用于解決連續(xù)結(jié)構(gòu)的拓?fù)鋬?yōu)化問題。上述方法對于單目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化問題，通過施加約束可得到滿意優(yōu)化結(jié)果。對于多目標(biāo)
9、優(yōu)化問題，Deb等∞23提出的非支配排序遺傳算法(Non—dominatedSortingGeneticAlgorithmlI，NS—GA—II)是一種被廣泛采用的多目標(biāo)優(yōu)化算法，可以快速搜尋到Pareto前沿優(yōu)解。通常，機翼后緣受到的氣動力相對較小，面外承載能力要求相對前緣
