桁條式圓筒機(jī)身顫振模型設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、飛機(jī)顫振往往會造成嚴(yán)重的飛行事故，為此飛機(jī)設(shè)計(jì)過程中必須進(jìn)行顫振風(fēng)洞試驗(yàn)，設(shè)計(jì)制造能夠準(zhǔn)確模擬飛機(jī)氣動載荷的顫振模型某種程度上決定了風(fēng)洞試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。現(xiàn)代研究表明只有兼具結(jié)構(gòu)和彈性特征相似的比例模型才能準(zhǔn)確模擬原機(jī)的顫振特性，這就要求顫振模型不僅要滿足彈性特征相似更要保證承載結(jié)構(gòu)的相似。目前的絕大多數(shù)顫振模型僅僅實(shí)現(xiàn)了彈性特性的相似，因此對兼具結(jié)構(gòu)和彈性特征相似的顫振模型設(shè)計(jì)方法展開研究具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)價(jià)值。
　　 事實(shí)

2、證明，拓?fù)鋬?yōu)化是重構(gòu)顫振模型彈性特征的有效方法，但最終的拓?fù)錁?gòu)形往往為不規(guī)則的多孔結(jié)構(gòu)，難以滿足優(yōu)化前后的結(jié)構(gòu)相似要求，因而必須設(shè)法對拓?fù)鋬?yōu)化的結(jié)構(gòu)修改方式實(shí)施約束，即對帶規(guī)則幾何約束的頻率拓?fù)鋬?yōu)化進(jìn)行研究，這對顫振模型設(shè)計(jì)乃至拓?fù)鋬?yōu)化的工程應(yīng)用具有重要的意義。
　　 本文的工作即為探索兼具結(jié)構(gòu)和彈性特征相似的比例模型設(shè)計(jì)方法，主要思想是建立和原機(jī)結(jié)構(gòu)相似的格柵骨架加筋蒙皮有限元模型，同時對拓?fù)鋬?yōu)化的結(jié)構(gòu)修改單位實(shí)施約束，保證拓

3、撲結(jié)構(gòu)的格柵結(jié)構(gòu)不變。具體的工作內(nèi)容如下：
　　 首先，對基于雙向漸進(jìn)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了研究。建立了以頻率為目標(biāo)，以體積為約束，以單元敏度為結(jié)構(gòu)修改依據(jù)的雙向漸進(jìn)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化模型。在敏度過濾中采用相鄰敏度再分配方法，顯著的抑制了棋盤格式。利用ANSYS和Matlab的混合編程技術(shù)，編制了相應(yīng)的拓?fù)鋬?yōu)化程序。應(yīng)用此優(yōu)化設(shè)計(jì)模型進(jìn)行以頻率為目標(biāo)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，雙層連續(xù)體平板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)算例驗(yàn)證了該方法的有效性。
　　

4、隨后，對上文所述的雙向漸進(jìn)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化方法進(jìn)行改進(jìn)，改變傳統(tǒng)的以單元作為結(jié)構(gòu)添加刪除基本單位的做法，將獨(dú)立于有限元單元網(wǎng)格的具有幾何獨(dú)立性的格柵骨架的“節(jié)”作為結(jié)構(gòu)修改的基本單位，從而保證了優(yōu)化后模型與原模型結(jié)構(gòu)相似性。建立了格柵骨架加筋蒙皮有限元模型，利用此改進(jìn)后的拓?fù)鋬?yōu)化方法實(shí)現(xiàn)了以頻率為目標(biāo)的格柵骨架加筋蒙皮的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)結(jié)果的模態(tài)頻率收斂于目標(biāo)頻率，更重要的是較好的實(shí)現(xiàn)了與原結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)相似。
　　 最后，應(yīng)用改進(jìn)后的拓?fù)鋬?yōu)