复合材料翼面结构满足颤振速度约束优化设计

本文对复合材料翼面结构进行了满足颤振速度约束的最小重量设计。目标函数为结构重量,颤振速度及工艺尺寸要求为约束条件,运用可行方向法求解优化问题。文中用双三次多项式来模拟翼面复合材料蒙皮厚度,多项式系数及其他有限元的厚度或横截面积为设计变量,通过变量成组减小设计规模,用解析法求颤振速度对设计变量的导数。文后用本法对两个机翼盒段模型进行了优化设计。     

多工况下机翼结构优化设计方法研究

从工程实际需要出发,提出了一种考虑了位移约束、应力约束与稳定性的机翼多工况优化方法。将多工况问题转化为多约束问题,对各种约束进行合理分类,利用最大约束法对约束进行合理的消减,使用复合形法对结构进行优化。算例结果表明,所提方法可行,结果正确,对加快结构优化技术的实际工程应用有着很高的价值。     

获取约束边界结构有效模态质量的一种方法——广义模态约束反力法

在力限振动试验复杂TDFS方法研究中,提出了一种带约束边界结构有效模态质量的获取方法—广义模态约束反力法。针对具有约束边界的结构,从其整体分块动力学方程出发,对其进行了详细理论推导,获得由各阶模态频率及对应的广义约束反力来计算各阶有效模态质量的理论方法。最终通过一端约束的悬臂梁的有限元计算结果说明了该方法的有效性。     

一个飞机结构优化设计软件

本文根据有限元分析基础,研究薄壁结构在应力、位移、最小尺寸约束下结构最轻重量的优化设计问题。用Kuhn-Tucker(库恩-塔克)必要条件将多个位移约束简化为单一位移约束(称为最临界位移约束),建立位移约束下的优化设计准则.从而避免大批拉格朗日乘子的计算,并结合满应力优化设计准则,形成了在有效约束界面逐步逼近最优设计点的方法——包络法。用某型飞机后机身一段优化设计作为本文的实际应用,得到令人满意的结果。     

基于强度和刚度可靠度的结构优化设计

以结构系统的可靠性作为结构的优化控制参数。用改进的分枝限界法判认主要失效模式。用PNET法计算结构系统的可靠度。导出了强度、刚度可靠度的灵敏度分析表达式。提出最佳矢量型法的迭代公式，有效地求解了结构在系统可靠度约束下的最小重量设计问题，算例的结果说明了方法的有效性。     

圆筒形铆接结构中铆钉的数值模拟

介绍了有限元计算中耦合节点法、多点约束(MPC)单元和梁单元等三种铆钉模拟方法的原理和使用方法。以某导弹结构抽象出的圆筒型铆接结构为例,分别用三种方法模拟结构中的铆钉,通过对三种方法的有限元结果进行比较分析,得出结论:三种方法均可正确合理的模拟铆钉;对以剪切破坏、挤压破坏和两者的组合破坏为主的圆筒型铆接结构可以采用耦合节点法模拟铆钉;对于需要考虑铆钉所受轴力的情况,可以采用MPC单元法或梁单元法模拟铆钉。     

从自由试验提取边界具有弹性支承的约束结构模态

作者曾对“从自由试验提取约束结构模态”所提出的动柔度法，仅适用于刚性支承情况。在工程中，弹性支承状态是常见的，为此，本文重新建立了这一情况下，约束结构试验模态的提取方法。该方法具有普遍性，因为当支承刚度很大时，由本文方法可得到刚性支承下的结果；当支承刚度很小时，便可获得工程中用橡皮绳悬吊结构后所测得的自由－自由试验模态；当支承刚度为零时，本方法可提取到纯粹的自由－自由模态。总之，当支承刚度为任何值时，本方法都能提取到相应约束结构的满意试验模态参数。这些表明本文算法是非常的稳定，这一点对于工程应用是至关重要的。     

复杂布局机翼结构多约束优化设计

机翼结构需要同时满足强度、刚度、气弹和设备安装等要求,布置多个外挂设备的机翼结构设计约束更加复杂,传统方法难以得到最优方案。本文提出了通过约束机翼剖面弯曲刚度和扭转刚度来控制气动弹性的方法,研究了稳定性和位移敏度计算理论,结合工程准则法和数学规划法,搭建了适用于复杂布局机翼结构的多约束优化流程,以国产结构分析软件HAJIF为平台进行了程序实现,并结合工程机翼案例进行了方法验证。优化结果表明,本文方法能够以静力分析模型为基础,同时考虑强度、刚度和稳定性等多种约束形式,在有限计算机时内给出最优设计方案,具有一定的工程应用价值。     

基于全局应力约束的渐进结构优化方法

在渐进结构优化方法的基础上,提出一种考虑结构全局应力约束的改进方法。根据第四强度理论,将应力约束进行全局化处理,将应力约束问题转化为应变能约束问题,进而在灵敏度分析中,使用应变能灵敏度来代替应力灵敏度,避免了应力灵敏度计算的困难。最后,给出了本方法的具体实现步骤,通过2个数值算例表明了该方法的可行性和有效性。     

频栅约束的结构优化设计方法及在桨叶设计上应用

本文利用动力优化准则法的基本方法,提出“频栅约束”(多个带状区间频率约束)条件下离心力场中结构优化设计的工程方法。同时提出多频率修正公式。开且应用这个方法对Y-2直升机金属桨叶和复合材料梯形桨叶进行了频率优化设计,取得满意的结果。     

非线性结构的二级优化——齿行法和截面优化的结合

本文提出网格加筋筒壳在多种载荷工况、多种类型约束(位移、应力、稳定性和尺寸约束)条件下最轻重量设计的齿行法。利用射线步把设计点拉到最严约束界面上,然后使用单位移准则步或满应力准则步来确定设计变量修改的方向和步长,直接找到一个最优解为止。本文采用修正的摄动法和敏度分析的降维法并结合截面优化概念,把一般只适用于线性结构的一些近似重分析方法推广到非线性结构,拓宽了齿行法在工程中的使用范围。     

对特征向量导数之动柔度法的补充

一种计算很多特征向量导数的动柔度法在结构处于自由状态（具有刚体运动）下，因其工作方程之系数阵为满阵，使得计算效率不如结构处于约束状态下那样好、本文移频动柔度法可以消除原动柔度法的这一缺陷，因为它的工作方程之系数阵总是具有刚度阵那样的带状特点。另外，由于对动柔度采用的移频步骤与特征方程求解时的移频技术是一致的，故而对方法的程序化极为有利。     

基于可靠性的弹性折叠机构设计优化方法研究

描述了基于可靠性的弹性折叠机构设计优化方法。采用特征造型方法建立了弹性折叠机构几何模型,CAD二次开发技术实现了折叠机构模型的参数化自动建模;考虑折叠机构几何参数不确定性,建立了折叠机构可靠性动态分析模型;基于功能函数的极小变换法将机构动态可靠性分析问题简化为静态问题;采用一次二阶矩法分析了机构折叠时间、最大应力和机构寿命的可靠度;以折叠机构几何参数为设计变量,采用修正的可行方向法驱动优化使折叠机构质量最轻且寿命更长。数值分析结果显示功能函数的极小变换法将机构动态可靠性分析简化为静态可靠性分析,可以在保证分析精度的前提下,提高可靠性分析效率;同时与传统优化方法比较表明,可靠性优化设计方法可以通过牺牲部分优化目标性能换取优化设计结果可靠性的提高。     

非确定结构系统区间分析的直接优化法

工程中的非确定性问题可以用区间分析、随机理论或模糊集理论进行求解。本文采用区间分析法来处理结构静力分析和设计中的不确定性问题。将结构系统中的不确定性参数用区间数来表示，用有限元法建立系统的控制方程。该控制方程是线性区间方程组。本文讨论了一些求解区间线性方程组的方法并提出了一种直接优化法。将方程组中的所有区间数都作为设计变量，区间量的变化区间作为相应的设计变量的边界约束，运用约束优化法求出方程组解的各元素的最大值和最小值。文中给出了两个算例，列出了本文算法与其他算法的结果比较     

一种基于可靠性的框架结构优化方法

以结构系统的可靠度作为结构优化设计的控制参数。用改进的分枝限界法判认主要失效模式。用PNET法计算结构系统的可靠度。导出了平面框架结构系统可靠度的灵敏度分析表达式。采用梯度投影型算法，求解了平面框架结构重量或造价为约束，最大化结构可靠度，这样一类结构优化问题。若干例题的计算结果表明，提出的方法是有效的。     

一类约束阻尼结构动力学建模及其应用

结构系统的劝控制是改善航天器动态特性的重要途径，本文分析了利用约束阻尼结构进行了振动抑制的基本方法，讨论了约束阻尼结构的动力学特性和有限元模型，作为应用实例，本文将约束阻尼结构应用于某大型航天结构，对比附经前后结构的试验莫大记结果，作为一种被动振动控制方法，对航天结构抑制是有效和可行的。     

基于对偶规划和可靠度的一种桁架结构优化方法

用结构分析的有限元法给出桁架元件的内力，并由计算机自动形成失效模式的安全余量方程，基于分枝限界法，提出了一种准确判认主要失效模式的新方法。用近似公式计算结构系统的可靠度，导出了结构系统可靠度的敏度分析表达式，采用对偶规划求解了结构系统可靠度为约束的最小重量设计问题，计算了若干例题，结果表明，本文提出了方法相当有效。     

薄壁梁系的可靠性优化设计

以结构系统的可靠度作为薄壁梁系结构的优化控制参数。用改进的分枝眼界法判从主要失效模式。用PNET法计算结构系统的可靠度。导出了两种梁系结构可靠度的灵敏度分析表达式。提出最佳矢量型算法的选代公式，有效地求解了Ⅰ型截面梁系结构在系统可靠度约束下的最小重量设计问题；且在其中通过设计变量连接来满足薄壁梁的稳定性要求。算例的结果说明了方法的有效性。     

对特征向量导数之动柔度法补充

一种计算很多特性向量导数的动柔度法在结构处于自由状态（具有刚体运动）下，因其工作方程之系数阵为满阵，使得计算效率不如结构处于约束状态那样好。本文移频动柔度法可以消除原动柔度法的这一缺陷，因此它的工作方程之系数陈总是具有刚度阵那样的带状特点。另外，由于对动柔度采用的移频步骤与特征方程求解时的移频技术是一致的。故而对方法的程序化极为有利。     

粘弹性阻尼结构的动特性分析

本文研究了粘弹性阻尼结构动力特性的分析方法。根据分数导数模型表示的粘弹性材料本构方程,对一种阻尼材料用拟合法构造了它的力学性能解析表达式。建立了一种八自由度夹层梁有限元模型,从而给出了粘弹性阻尼结构的典型动力学方程。为分析粘弹性阻尼结构的动力特性,提出了一种非线性特征值问题的迭代解法。应用上述方法对悬臂约束阻尼层梁的复模态参数进行了分析,并进行了实验验证。结果表明,分析与实验的结果一致,说明本文所提出的方法是可靠的且有较好的精度和实用性。