飞机骨架结构方案的优化设计

为了能够有效地降低飞机结构承力件的重量,针对飞机骨架,以加强框和普通框以及翼梁的概念设计为研究内容,通过对“敏度阈值“概念的分析,指出其不足,提出了“改进的敏度阈值“概念,并与“约束补偿“策略结合而形成新的拓扑优化算法,用于上述结构件的材料布局优化设计.多个算例中的拓扑优化结果均显示其结构型式十分新颖,值得深入地探讨.由此可以得出3点结论:(1)采用CAD/CAE和拓扑优化相结合用于飞机结构件的初始方案设计是可行的;(2)作者提出的“改进的敏度阈值“拓扑优化算法是有效的;(3)构建一种具有良好操作性的、有别于经验设计的飞机结构件概念设计新方法.     

非线性规划中的幂指函数法

本文给出一种自适应近似函数－幂指函数^-f（x）在非线性规划中的收敛算法。它采用minx∈Ef（x）的最优解序列{^-x}去逼近原问题minx∈Ef（x）的最优解x^*。与传统优化算法相比：一、该算法最优解{^-x}可以通过^fx（x）＝0直接解析得出;二、该算法不要求序列{f(x^k)}具有单调减特性,却能够保证算法的收敛性;三、该算法的计算量对变量的维数不敏感,从而具有广泛的应用前景。四、从方法论上,它是采用“特殊非线性”来研究“一般非线性”的一种新方法。     

近似函数用于材料腐蚀的数学建模

将近似函数引进到材料腐蚀的数学建模中,根据腐蚀数据特点,提出分段建模概念,并分别与灰色GM(1,1)模型、动态数据双向差分模型和幂函数模型对比.结果表明,这种近似函数模型的精度除普遍高于其它3种模型外,还具有很强的适用性,在工程上具有一定的应用前景.同时,由经验变换模型和该近似函数模型的数值处理推测认为,腐蚀过程中可能存在"腐蚀临界点".     

一种网状管柔性结构建模研究

变体机翼的结构需要具有优良的自适应性,文中探索了将柔性扁弹簧网结构应用到双圆管翼梁扭转的概念与原理之中,其中,内部是刚性管用来传递扭矩,外管由柔性结构组成,实现扭转变形;两管在翼梢端处相互连接,可使外管具有可设计性的扭转角。先建立其理论公式对其进行力学响应描述,再通过与有限元分析结果的对比,来检验理论公式的正确性。结果表明,在一定范围内,理论分析与数值仿真具有良好的一致性。     

基于拓扑和尺寸优化的翼肋类结构设计研究

开展了以机翼翼肋为模型的布局与尺寸优化设计,在结构优化的过程中,采用两级优化的设计方法。第一级采用拓扑优化,应用变密度法,由此得到了翼肋大致构形及其挖孔位置;第二级采用尺寸优化,将复合形法与NASTRAN的方向法相结合,分别优化出翼肋上杆的截面积和肋板各部分的厚度,两者相互结合,最终完成了翼肋结构的布局优化设计。对普通肋板和优化之后的肋板在性能参数上做了对比研究。结果表明：经过结构优化,结构材料的质量减少约30%（自定义约束条件）,同时,结构自身的刚度,强度等性能参数有很大改进,验证了文中算法在减重方面是可行和有效的。     

单纯形法在飞机平尾大轴结构设计中的应用

为了研究歼击机水平尾翼大轴的结构设计，本文采用工程梁理论进行结构建模，将尺寸变量与坐标变量作为两个设计空间中的设计变量，其中，利用近似函数与黄金分割法相结合进行尺寸优化．再使用Nelder-Mead单纯形方法进行几何优化，分别进行交替优化，直至迭代收敛。实际箅例的优化结果表明：与传统的经验设计相比，本方法对大轴结构减重效果明显，在工程上是可行的。     

幂指函数法在材料腐蚀建模中的应用

将近似函数引进到材料腐蚀的数学建模中 ,根据腐蚀数据特点 ,提出分段建模概念 ,并分别与灰色GM (1 ,1 )模型、动态数据双向差分模型和幂函数模型对比。结果表明 :这种近似函数模型的精度除普遍高于其它 3种模型外 ,还具有很强的适用性 ,在工程上具有一定的应用前景。同时 ,由经验变换模型和该近似函数模型的数值处理推测认为 :腐蚀过程中可能存在“腐蚀临界点”。     

歼击机水平尾翼大轴的优化设计

为了研究歼击机水平尾翼大轴的结构设计,本文采用工程梁理论进行结构建模,将尺寸变量与坐标变量作为两个设计空间中的设计变量,其中,利用近似函数与黄金分割法相结合进行尺寸优化,再使用Nelder-M ead单纯形方法进行几何优化,分别进行交替优化,直至迭代收敛。实际算例的优化结果表明,与传统的经验设计相比,本方法对大轴结构减重效果明显,在工程上是可行的。     

近似函数用于疲劳寿命曲线的数学建模

 将近似函数引进到带缺口试验件的疲劳寿命数学建模中,利用“疲劳转折点”概念,提出“分段建模”概念,给出基于经验变换和基于近似函数的两种数学模型,并与传统的“三参数”模型对比。结果表明 :两种模型的精度高,适用范围广,其中,基于近似函数的数学模型还具有很强的适应性,在工程上具有一定的应用前景。     

飞机加强框的一种结构拓扑优化设计方法

为了能够有效地降低飞机结构承力件的质量,针对飞机骨架,以加强框的概念设计为研究内容,通过对“敏度阈值”概念的分析,指出其不足,提出了“改进的敏度阈值”概念,并与“约束补偿”策略结合而形成新的拓扑优化算法,用于加强框的材料布局设计。多个算例中,拓扑优化结果均显示其结构型式十分新颖,值得深入地探讨。由此可以得出3点结论：(1)采用CAD／CAE和拓扑优化相结合用于飞机加强框的初始方案设计是可行的;(2)作者提出的“改进的敏度阈值”拓扑优化算法是有效的;(3)构建一种具有良好操作性的、有别于经验设计的加强框概念设计新方法。