基于响应面的结构抗疲劳优化设计方法

借助于试验设计和响应面近似模型技术,提出了一个结构细节抗疲劳优化设计的策略。其基本思想是在结构抗疲劳设计方法的指导下选取结构的设计变量,用试验设计方法在设计变量空间里选取样本点,对各样本点所对应的结构建立有限元模型并进行结构分析和疲劳寿命估算,得到各样本点的响应(结构质量和疲劳寿命),用这些样本点和响应建立疲劳寿命和质量的响应面近似模型,并对近似模型进行优化获得最优解。算例表明本文提出的结构抗疲劳优化的策略是十分有效的。     

紧凑热交换器优化设计

对各种传热表面的板翅式紧凑热交换器进行了优化设计计算，建立了通用优化程序系统。此程序既适用于一般地面热交换器，也适用于飞机空调中的热交换器。与传统的设计计算相比较，优化设计的效果很好。热交换优化后，肋片的形状变得更加合理，芯体传热表面更加紧。通过各种肋片的计算得出，条状肋片为板翅式肋片中的最佳者。     

基于响应面的框架式复材成型模具轻量化设计

针对框架式复合材料成型模具的轻量化设计,提出了一种基于响应面的优化方法。该方法将被优化的尺寸变量与优化目标分别作为输入与输出,通过灵敏度分析与试验设计等方法建立并拟合为对应的响应面模型,设定轻量化优化目标与约束条件后求解数学模型获得优化方案。通过将求解结果代入有限元模型计算比较验证该方案的准确性,并以某具体模具为例阐述了该方法的原理与过程。     

水上飞机浮筒外形设计的微机系统

本文介绍了一个水上飞机浮简外形设计的微机系统FCDS。浮筒外形是一张须满足流体静、动力等性能要求的复杂的三维曲面。FCDS以性能优良的库模型作为外形曲面生成的基础,使曲面的进一步设计有了一定的流体性能上的保证。系统用非均匀有理B样条来作曲线曲面的拟合和交互设计。不仅继承了普通多项式非均匀B样条重节点、重顶点等设计技巧,而且增加了形状调节的能力,同时可将二次曲线曲面统一在三次有理式中。系统提供了用穗坂卫法直接光顺空间曲线和曲面的功能,可对浮筒外形进行光顺处理,提供直接用于制造的数据。文中还对FCDS这类专业曲面CAD系统的设计构思、结构组成作了探讨。系统设计的通用性构思,使FCDS稍作修改即可用于其他飞机部件的外形设计。     

基于响应面近似模型的拉延筋优化

首先以等效拉延阻力为设计变量,通过均匀拉丁方实验设计构造拉延筋响应面近似模型;然后以最佳成形效果为约束条件,选用二次序列规划法与混合整数规划结合的方法,得到了拉延筋参数优化结果。通过对某车型侧围内上板拉延模拉延筋的优化,验证了该方法的有效性。     

飞机初步设计中的响应面方法

通过对最优试验设计理论中响应面方法(Response Surface Methodology)的研究,提出一种可用于飞机总体设计阶段方案优选和参数分析的新方法。以某型无人驾驶飞机为例,描述了该方法的具体实施过程。实例表明,该方法具有满意的精度和较高的经济性。     

三角域上的九参B-B插值曲面及其凸性

对三角域上的Bernstein-Bezier多项式曲面片,本文给出了九参C~1插值的显式表示,并将其代入常庚哲和Davis的凸性定理中,得出了判别凸性的充分必要条件。对已知的插值条件,可不求插值曲面而知其是否凸。此显式格式和判别条件都易于在计算机上实现。     

旋转曲面和球面的NURBS表示

本文研究了旋转曲面和球面的ＮＵＲＢＳ表示问题，给出了用ＮＵＲＢＳ曲面表示旋转曲面时，计算其控制顶点和权因子的一般公式。利用球极投影导出了球面片的非退化ＮＵＲＢＳ表示。     

复合材料层合板下陷区结构设计

复合材料层合板下陷是飞机结构中应用广泛的典型结构细节。以下陷长深比、相同方向下陷区间距、两个不同方向下陷区间距为下陷区设计变量,建立参数化有限元模型;通过下陷应力应变分布、初始失效和最终承载能力分析,确定各设计变量对下陷区结构力学性能的影响,并进行参数化设计。分析结果表明:下陷区结构最先发生损伤的部位为下陷区转折处;合理的下陷参数设计变量取值为长深比B/A≥20、主受力方向上两个下陷区间距A/H≥12、不同方向上两个下陷区间距C/A_(min)≥1.5。     

自由曲面与平面的一种分割,跟踪求交方法

为解决离散求交方法存在的交线上的同一点被两次计算等问题，本文提出了将自由曲面按一定精度在参数域内分割，并在参数城上跟踪交线的求交方法。采用先判断交线在参数域的像是否通过分割的参数块的角点，后判断是否通过参数块的非角点边的判断次序；对于与容差选择有密切关系的具有相对意义的判断结果（交线的像通过参数块角点），利用在参数域内对各分割参数块编号确定的邻接关系，采有先确定候选有交线进入参数块─一探测的策略；对在一定条件下具有绝对意义的判断结果，根据参数块编号所确定的邻接关系，直接确定交线的下一进入块，由于采用跟踪方法，对逼近交线的一系列直线段的每个端点只计算一次，故上一直线段的末端点直接作为下一直线段的首端点。算法实施的结果表明，采用上述处理方法解决曲面与平面的求交，计算稳定性、可靠性好，整体效率也较高。     

钢筋混凝土异形柱的构造设计概念

文章介绍了钢筋混凝土异形柱的构造设计概念,并对提出构造要求的原因进行了具体分析,强调了结构设计中构造设计的重要性。     

MFC/MFS系统及其在微机辅助无人机总体设计中的应用

本文推导了三维空间改进型Ferguson曲线曲面参数矢量方程,证明了这种曲线的几个有用的几何性质。 文中给出了同一特征多边形,利用Bézier,三次均匀B样条和改进型Ferguson曲线三种方法的计算结果。 简要介络了改进型Ferguson多项式函数在MIC-80微机控制动态试验系统中的试用情况。 最后,提供了利用MFC/MFS曲线曲面系统在紫金Ⅱ微机系统上所设计的花瓶和杯子的轴测图,及利用ADSS软件包在IBM PC/XT微机系统上设计和无人驾驶飞机的各种透视图及三面图,並介绍了ADSS软件包的使用框图及机翼的人-机交互设计框图。     

跨音速机翼操纵面定常、非定常气动力计算

采用代数方法及椭圆型方程线松弛迭代优化方法生成三维ＣＨ贴体网格。用时间精确近似因式分解差分方法求解守恒型非定常全位势方程。操纵面偏转用物面当量法向速度模拟。考虑附面层影响,通过粘位迭代得到跨音速机翼操纵面的定常、非定常气动力。所得结果与实验数据相当吻合。     

壁板局部失稳的优化设计

整体壁板设计问题困难在于如何合理地选择设计参数,即筋条高度,筋条宽度,间距和蒙皮厚度等,使壁板作为一个整体,临界应力符合设计要求并尽可能地高,而重量尽可能地轻,用计算机作优化设计的程序尽可能地简单、可靠,内存占用能符合计算机的容量。 本文介绍对某型机机翼油箱等截面薄壁柱受轴压时的局稳优化设计。用有限条元法进行局稳临界应力分析,可使单元划分数较少,占用内存少,即使用矩阵特征值法求解,计算的机时也较短,其结果能符合工程要求,比有限元素法有显著的优势。采用非线性规划的直接法如随机方向法和单纯形法都有相同结果。本文着重介绍单纯形法求设计变量,结果满足设计要求,通过了全机静力试验,并将用于某型机的改型机。     

混杂纤维缠绕壳体结构分析与设计

讨论了固体火箭发动机壳体的混杂纤维缠绕问题。给出了混杂纤维缠绕层厚度比的确定方法。以网格理论为基础,得到了混杂纤维缠绕圆筒壁厚和爆破压强的计算方法以及混杂纤维缠绕封头的分析方法。算例表明,给出的设计计算方法可用于混杂纤维缠绕壳体的初步设计。     

点接触圆柱蜗杆传动的设计原理

本文在对蜗轮副啮合原理分析的基础上,通过在共轭齿面上预先设置啮合位置,详细推导了失配齿面的几何参数和接触特性的计算公式,论述了点接触圆柱蜗杆传动的设计原理。应用本文的原理,采用优化综合的方法,可以使圆柱蜗杆传动直接实现点接触和完全互换,并具有良好的接触特性,使对误差的敏感性降低,缩短装配中的辅助时间,且传动质量得到改善。     

以频率为目标函数的结构优化设计

本文采用优化准则法的基本方法,研究了以频率为目标函数的结构动力优化法,普把它应用到直升机的结构动力优化设计上。这种方法除可用于直升机的动部件外,还可用于风力机、机械和船舶的结构动力优化设计上。     

一种适合于工程应用的准C~1连续Bézier三角曲面及其构造方法

本文比较系统地讨论了Clough-Tocher三角形分割模型在Bézier三角曲面设计中的作用。并从工程应用的角度提出了一种以Clough-Tocher分割为基础,旨在原三角形区域上构造9参数Bézier三角曲面的新方法。这种新的9参数插值不仅能够消除Clough-Tother分割产生的畸变插值区域对插值曲面品质的影响,还能够有效地减轻一般9参数三次Bézier三角曲面片之间的尖端连接。本文将从工程应用的角度把这种插值曲面称为准C~1连续的9参数Bézier三角曲面。在一些实际应用中,这种准C~1连续的插值曲面对3D离散数据的拟合效果是令人满意的。     

矩形截面高超声速进气道气动设计及实验验证

首先对矩形截面高超声速进气道设计方法进行了研究,给出了设计流程,并据此设计了矩形截面高超声速进气道.接着对其进行了三维数值仿真研究,给出了进气道性能参数随来流马赫数、飞行迎角及飞行高度的变化规律.最后设计了实验模型,并进行了高焓风洞实验验证.数值模拟及高焓风洞实验验证均表明:本文采用的设计方法可达到预期的设计效果,设计的进气道达到了相应的设计要求,本文采用的数值仿真方法可以较为准确地模拟高超声速进气道内的流动,数值模拟结果可信.     

遗传算法在含连续/离散变量结构优化中的应用

传统的优化方法难于有效地处理含有连续／离散混合变量优化问题。本文探讨了如何将遗传算法应用于含连续／离散设计变量的结构优化问题。着重讨论了连续／离散混合变量的编码方法和减少适应度函数计算次数的ｍ ｉｃｒｏ ＧＡ 技术。将遗传算法应用于数学考题和十杆结构尺寸／材料混合变量优化问题。两个算例表明,遗传算法能比较有效地解决含连续／离散混合设计变量的优化问题。