基于變密度法的連續(xù)體拓撲優(yōu)化技術及其應用研究.pdf

1、自適應機翼能使飛機在飛行過程中根據(jù)飛行任務的具體要求實時調(diào)整機翼的形狀，從而獲得高的飛行品質(zhì)，在未來飛機設計中有著廣闊的應用前景。形狀變化柔性機構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)形狀連續(xù)變化，這一點恰恰符合了自適應機翼的設計要求。為此，本文以使用形狀變化柔性機構(gòu)實現(xiàn)自適應機翼的設計為目的，研究了柔性機構(gòu)拓撲優(yōu)化的基本理論。主要工作包括： 首先，系統(tǒng)地研究了國內(nèi)外關于自適應機翼和柔性機構(gòu)的研究現(xiàn)狀，提出了應用柔性機構(gòu)實現(xiàn)自適應機翼形狀變化的設計思想和方法

2、。 其次，研究了連續(xù)體拓撲優(yōu)化技術中各種密度差值模型的種類、特點，各種數(shù)值不穩(wěn)定現(xiàn)象的定義、產(chǎn)生機理和消除方法，優(yōu)化準則(Oc)法和移動漸近線(MMA)法兩種常用的優(yōu)化算法。通過MATLAB編程實例分析確定了懲罰因子、濾波半徑等參數(shù)的合理取值范圍，對比了優(yōu)化準則(OC)法和移動漸近線(MMA)法的計算效率，為進一步實現(xiàn)形狀變化柔性機構(gòu)的設計提供了理論基礎。 研究了柔性機構(gòu)拓撲優(yōu)化模型的建立、位移敏度求解技術等關鍵技術。通

3、過MATLAB編程以位移反向器，夾鉗機構(gòu)的拓撲優(yōu)化為例，分析了模擬彈簧剛度系數(shù)、材料用量對于優(yōu)化結(jié)果和計算效率的影響，驗證了文中柔性機構(gòu)優(yōu)化模型和理論的正確性。 最后，以實際位移與目標位移之間的偏差最小為目標，建立了實現(xiàn)機翼前緣形狀連續(xù)變化柔性機構(gòu)的拓撲優(yōu)化模型，使用本文所建立的理論Matlab編程實現(xiàn)了其拓撲優(yōu)化設計。采用Ansys9.0對優(yōu)化結(jié)果進行了仿真分析，并使用ABS材料試制了該柔性機構(gòu)。試驗和分析結(jié)果都證明了模型的正