仿生輕質(zhì)結(jié)構(gòu)在飛機大開口區(qū)的多功能協(xié)同優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、自然生物材料中,甲蟲鞘翅是一種具有質(zhì)輕、高比強度等優(yōu)異性能的多孔材料,現(xiàn)已成為開發(fā)輕質(zhì)高強多功能結(jié)構(gòu)材料的主要仿生對象之一。目前國內(nèi)外對甲蟲鞘翅的仿生結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的研究主要集中在模仿生物結(jié)構(gòu),并以此制備具有相似特性的結(jié)構(gòu)材料,而在仿甲蟲鞘翅結(jié)構(gòu)的多功能設(shè)計及應(yīng)用方面研究較少。
　　本文針對基于碳纖維仿甲蟲鞘翅輕質(zhì)結(jié)構(gòu)的平板結(jié)構(gòu),首先采用“等效介質(zhì)模型”的方法建立熱學(xué)分析模型,構(gòu)造出平板結(jié)構(gòu)的散熱性能目標函數(shù);其次,采用響應(yīng)面法得到

2、其靜態(tài)和動態(tài)性能的響應(yīng)面擬合函數(shù);最后通過構(gòu)造總體目標函數(shù),實現(xiàn)了仿生輕質(zhì)結(jié)構(gòu)的多功能協(xié)同優(yōu)化設(shè)計。優(yōu)化后的仿生輕質(zhì)結(jié)構(gòu)具有良好的散熱和力學(xué)方面的綜合性能,是飛機開口區(qū)筋板設(shè)計的良好材料。
　　進一步將優(yōu)化后的仿生結(jié)構(gòu)用于飛機開口區(qū)結(jié)構(gòu)的筋板設(shè)計,并對開口區(qū)整體結(jié)構(gòu)進行布局優(yōu)化設(shè)計。首先采用響應(yīng)面法建立開口加筋結(jié)構(gòu)布局優(yōu)化的近似模型,然后利用遺傳算法對近似模型進行優(yōu)化。結(jié)果表明在相同的承載能力條件下,優(yōu)化后開口加筋結(jié)構(gòu)的一階屈曲因