面向设计的飞机翼面结构自动化建模技术及软件开发

针对飞机翼面结构布局设计的需要，提出了一种面向设计的飞机翼面结构自动化建模技术，并开发出相应的可视化功能强的快速建模软件AutoFEM。该软件突出翼面薄壁结构的特点，引入“构件属性”概念，将结构特征与有限元网格自动生成相结合，形成了具有领域特色的新一代自动化寞策略与方法，为飞机翼面结构布局阶段工程设计人员提供了实用有效的自动化建模手段。     

基于优化神经网络模型的系统建模仿真研究

建立一个结构优化的系统模型是设计控制系统的基础,但对于实际系统尤其是非线性系统一般没有统一表达形式,其模型结构难以构造,对其结构优化难以实施,给非线性系统建模带来很大困难.为此,基于神经网络理论,分析了非线性系统的神经网络模型并对其神经网络模型结构进行仿真研究.基于OBS (Optimal Brain Surgeon)优化策略,对初始神经网络模型结构进行优化操作,进而获得结构优化的神经网络模型并对非线性系统的建模进行仿真.仿真结果表明,优化的神经网络模型对非线性系统的建模效果是良好的,其模型的泛化能力亦得到增强.     

飞机翼面结构概念设计方法研究

旨在探讨新一代飞机翼面结构概念设计方法,并提供一种基于现代集成设计技术的、具有良好操作性的、用于飞机结构方案论证的新方法,本文采用模块化策略和三种手段相结合的思想作为技术途径,体现为将CAD、CAE和结构拓扑优化组合使用,以UG作为几何造型CAD平台,以AN-SYS作为CAE建模平台,利用作者提出的敏度阀值概念和约束补偿措施构造出一种拓扑优化新算法。以实际飞机型号作算例,结合“功能构件”与“非功能构件”概念,使得优化结果与真实的结构布局形式具有很好的一致性,这既验证了本文所建优化模型的合理性,又考核了该优化算法的有效性,也说明了文中提出的“概念设计方法”具有一定的实用性。从该方法的良好操作性可以预示出它对未来飞机翼面结构设计会具有较好的指导作用。     

大型复合材料结构实用优化设计技术研究

在分析某飞机平尾复合材料结构打样设计阶段的实用优化设计技术特点的基础上，应用ANSYS软件环境，深入挖掘开发了所提供的APDL命令集语言工具，实现了大型参数化结构有限元建模以及诸多复杂状态变量的近似计算，并应用于该结构的优化设计过程。这些技术的开发应用，增强了数值分析模型的通用性，提高了结构优化设计技术的实用性。优化设计结果表明，较初始经验设计重量减轻40％，主梁位置更加合理，并满足该平尾结构的气动弹性刚度性能。     

民用飞机气动外形数值优化设计面临的挑战与展望

系统回顾了气动外形优化的主要环节，对优化体系中学科分析、参数化建模、网格重构技术、敏度分析、优化算法、代理模型、目标函数/约束处理等各个环节的进展，及气动综合优化面临的挑战、基础科学问题进行了总结。结合课题组在优化体系建设上开展的研究工作，针对民用飞机气动外形综合设计的需求，提炼了工程型号对优化体系构建的具体要求。并对今后的研究工作以及未来发展方向进行了展望与建议。通过文章系统整理论述，希望能够为气动数值优化设计研究人员提供一些有意义的建议和参考，促进设计空气动力学、以及多学科优化技术的发展。     

民用涡扇发动机结构与建模分析研究

数学模型是航空发动机性能仿真与控制系统设计的重要技术基础,针对民用涡扇发动机建模需求,以广泛使用的大涵道比涡扇发动机为研究对象,参考国外经验并结合理论分析,进行与整机建模相关的发动机主要部件结构特点和部件建模方法研究,给出发动机大风扇特性分解方法,分析空气引气系统、压气机稳定性控制系统、涡轮叶尖间隙控制系统、反推力装置等系统的结构和建模方法,以期为民用大涵道比涡扇发动机整机建模提供技术支持.     

自动化技术在飞机活动翼面结构方案论证中的应用

为了探讨飞机活动翼面结构布局方法 ,并提供一种基于现代集成设计技术的、具有良好操作性的、用于结构方案论证时的新方法 ,本文采用模块化策略和几种手段相结合的思想作为技术途径 ,具体表现为将CAD、CAE和结构拓扑优化组合使用 ,以UG作为CAD几何造型平台 ,以ANSYS作为CAE建模平台 ,利用作者提出的敏度阀值概念和约束补偿措施构造出一种拓扑优化新算法。以实际飞机型号作为算例 ,优化结果与真实的结构布局形式相比较 ,能够指出传统设计的不足之处 ,这既验证了本文建立的物理模型的合理性 ,又考核了该优化算法的有效性 ,同时 ,也说明了本文提出的“结构布局方法”具有一定的实用性。最后 ,从该方法的良好操作性可以预示出它对未来飞机活动翼面结构设计 ,会具有指导性     

涡轮后机匣的结构动力学精确建模

构建精度高、规模适中的部件动力学模型,是航空发动机在研制初期实现从结构部件到整机的动力学特性准确分析的有效途径。为构建满足工程需求的部件结构动力学模型,依据某装配组合式涡轮后机匣的结构特点,提出了其各构件的“超模型”建模及装配组合形式的连接件分类建模的方法,实现装配组合式涡轮后机匣的整体“超模型”建模。同时,进一步介绍了各构件的“超模型”建模步骤、基于有限元单元网格尺寸变化的收敛准则,建立了自由度490万的后机匣构件“超模型”,“超模型”构件的频差精度可达1%以内;利用薄层建模法模拟多螺栓连接结构、采用接触对模拟支板搭接处的接触连接。装配组合后的涡轮后机匣“超模型”通过动力学分析,结果表明后机匣前8阶为整体振动模态。整体“超模型”的建立,可以代替研制样机提供虚拟试验数据,实现简化模型的修正和确认,为研制初期的结构动力学特性精确分析提供技术支撑。可推广应用到发动机其他部件及整机的精确建模中。     

直升机结构动特性建模技术研究

在直升机设计阶段通过建模分析进行全机动特性设计，准确地预测全机振动响应是控制和降低直升机振动水平的关键技术，本文以直11型直升机为研究对象，对机体结构的动特性建模技术进行了深入的研究，采用从部件到全机建模的研究策略，把整个机体分成尾段，舱门，机身段，分别进行有限元建模，动特性试验，相关分析，模型修改技术和建模准则的研究，在此基础上，对部件连接界面建模分析，组建修改后的各部件模型，建立全机动特性分析模型，通过对直11型机全机动力学建模，试验相关分析与模型修改，大大增强了分析模型的预测能力，达到了40Hz以内的频率误差小于11％的预测精度，突破了对直升机复杂结构建模关键技术，建立了适用于直升机结构动力学分析的建模准则，在直11型机动特性设计中取得了成功。     

结构FEA建模通用要求标准的研究

介绍了结构FEA建模技术,分析与研究了结构FEA建模技术的应用及其标准化情况,提炼出了结构FEA建模过程应遵循的策略,归纳出了结构FEA建模的通用要求,给出了该领域内标准化工作的建议.     

直升机结构响应自适应控制研究

研究了基于自适应滤波技术、采用伺服惯性力发生器（SIFG）的直升机结构响应主动控制;比较了被动动力吸振器和SIFG的减振效果。研究表明,SIFG在直升机前飞速度和旋翼转速及前飞速度改变的情况下均能保持良好的减振效果。     

典型高耸细长结构全仿弹性模型的风振研究

以三种典型细高结构为研究对象，采用全仿弹性模型，进行了外形、质量分布、雷诺数和风结构等不同参数条件下的风洞实验。用应变仪测量了每种模型根部弯矩，通过计算，分析了模型风振响应的基本特性以及风振过程的混沌特性。     

转子结构布局及其力学特性优化设计

针对高推质比航空发动机结构设计，提出了航空发动机转子结构布局优化设计方案。对总体结构布局的优化可以有效提高材料使用效率，获取更优的力学特性，减小结构质量以提高推质比。介绍了转子结构布局的研究内容，给出了结构布局优化设计方法，并通过对高负荷转子结构系统的布局优化设计，验证了结构布局设计方法的可行性。算例结果表明:该方法可使结构效率损失系数降低0.335，方法的创新对航空发动机转子系统初始结构设计具有指导意义，对转子结构设计方案筛选和缩短设计周期具有重要的作用。      

基于复杂截线的NURBS双向蒙皮造型方法

通过对NURBS造型方法技术的研究,在我校自主开发的SuperManCAD/CAM集成系统中成功地实现了基于复杂曲线的NURBS双向蒙皮曲面的造型功能,建立了完全基于NURBS方法的CAD/CAM系统。大量的工程应用和实例验证,表明本研究的NURBS方法是一种适用于复杂外形产品设计与制造的、灵活有效的造型方法。     

一种新的串行离散事件仿真建模策略——信息驱动法

根据离散事件仿真的特点,提出了一种新的仿真建模方法,即信息驱动法。首先对仿真系统内的信息进行了分类,并介绍了各类信息的性质,然后说明了信息的接收与识别,信息对仿真系统的驱动作用,并给出了信息驱动法的执行结构。最后,用单服务排队系统说明信息驱动法的具体执行过程。     

二维燃油泵的设计与研究

提出一种新型的二维燃油泵，说明了其诸多优点。为研究其结构性流量脉动，利用仿真软件AMESIM建立了二维燃油泵的仿真模型进行理论研究，并进行了实验验证。通过齿轮泵与轴向柱塞泵的对比，说明了轴向柱塞泵在燃油系统应用中的优势。针对轴向柱塞泵中存在的一些不可避免的缺陷，提出了能避免这些缺陷的二维燃油泵。通过解释二维燃油泵的结构组成与工作原理，说明了二维燃油泵的优势，包括结构力平衡、工作效率高、无直接的滑动摩擦副和无结构性流量脉动等。为了解释无结构性流量脉动这一优点，进行了仿真分析与实验验证，验证了二维燃油泵具有无结构性流量脉动这一潜力。     

基于改进蚁群算法的结构形状优化

 对TACO算法进行了改进，引入最大最小蚁群算法，并提出正实数编码方法和添加常数项的信息素更新技术，以增大算法搜索范围，简化搜索过程，降低挥发系数、信息素上下限等参数和优化函数值对算法的影响程度，改善算法的性能，提高算法的普遍适应性，并通过3个函数的优化求解，证明了其有效性。对于目标函数为隐式的复杂结构优化问题，提出将改进的蚁群算法与有限元方法相结合的方法，发展用于航空发动机涡轮盘的结构形状优化分析，结果表明所提出的方法是成功的。     

机翼结构拓扑优化的一种新渐进结构优化方法

基本ESO方法存在着删除准则单一,应用范围局限于简单结构的缺点,本文分析了其用于类似飞机机翼这种复杂结构拓扑优化设计中的不足之处,并进行针对性地改进,提出了一种新的删除准则,构成了一种新的渐进结构优化方法。算例表明,该方法适合于复杂机翼结构的拓扑优化问题,拓展了基本渐进结构优化方法的功能,有着很好的推广应用价值。     

一种新的离散多变量直接自适应控制算法

 <正> 近年来,如何解决自适应控制对于建模误差的鲁棒性问题,以便自适应技术能应用到工程实际中去,是人们最关心的问题之一。本文在Bar-Kana的基础上,针对高阶对象跟踪低阶模型的鲁棒性问题提出了一种新的离散多变量直接鲁棒自适应控制算法,仿真结果满意。     

Generic functional modelling of multi-pulse auto-transformer rectifier units for more-electric aircraft applications

The Auto-Transformer Rectifier Unit (ATRU) is one preferred solution for high-power AC/DC power conversion in aircraft. This is mainly due to its simple structure, high reliability and reduced kVA ratings. Indeed, the ATRU has become a preferred AC/DC solution to supply power to the electric environment control system on-board future aircraft. In this paper, a general modelling method for ATRUs is introduced. The developed model is based on the fact that the DC voltage and current are strongly related to the voltage and current vectors at the AC terminals of ATRUs. In this paper, we carry on our research in modelling symmetric 18-pulse ATRUs and develop a generic modelling technique. The developed generic model can study not only symmetric but also asymmetric ATRUs. An 18-pulse asymmetric ATRU is used to demonstrate the accuracy and efficiency of the developed model by comparing with corresponding detailed switching SABER models provided by our industrial partner. The functional models also allow accelerated and accurate simulations and thus enable whole-scale more-electric aircraft electrical power system studies in the future.