基于GA-ESO的變形柔性機(jī)構(gòu)綜合優(yōu)化方法及其應(yīng)用.pdf

1、針對(duì)在飛機(jī)設(shè)計(jì)中，采用傳統(tǒng)鉸鏈機(jī)構(gòu)會(huì)使機(jī)翼表面產(chǎn)生不連續(xù)變化而導(dǎo)致氣流提早分離的問(wèn)題。本文從柔性機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)連續(xù)平滑的形狀變化的技術(shù)出發(fā)，以實(shí)現(xiàn)變彎度機(jī)翼前緣的形狀變化為應(yīng)用目標(biāo)，研究了用二維柔性機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)期望的形狀變化的拓?fù)涑叽缇C合優(yōu)化方法和實(shí)現(xiàn)機(jī)翼前緣形狀變化的可行性問(wèn)題。 本文首先在系統(tǒng)研究柔性機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究了二進(jìn)制基結(jié)構(gòu)參數(shù)化方法、遺傳優(yōu)化算法(GA)和漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化算法(ESO)，并進(jìn)行了給定初始形狀曲線和期望

2、形狀曲線的可行性分析以及優(yōu)化過(guò)程個(gè)體結(jié)構(gòu)的有限元分析，從而為柔性機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)形狀變化的優(yōu)化設(shè)計(jì)奠定了理論基礎(chǔ)。 其次，本文在基于二進(jìn)制基結(jié)構(gòu)法對(duì)設(shè)計(jì)區(qū)域參數(shù)化的基礎(chǔ)上，建立了形狀變化柔性機(jī)構(gòu)的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型；采用二進(jìn)制編碼技術(shù)和實(shí)數(shù)編碼技術(shù)建立混合變量遺傳算法優(yōu)化模型；結(jié)合機(jī)翼前緣形狀變化設(shè)計(jì)實(shí)例，采用MATLAB7.1進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算，并甩ANSYS對(duì)優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行了分析驗(yàn)證。結(jié)果表明：柔性機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)機(jī)翼前緣形狀連續(xù)平滑變化要求，且

3、采用遺傳算法能達(dá)到拓?fù)浜统叽缤瑫r(shí)優(yōu)化以及消除灰色區(qū)域(grey area)的目的。為了解決遺傳算法優(yōu)化結(jié)果模型中存在的低效率或無(wú)效單元問(wèn)題，本文還提出了在GA優(yōu)化過(guò)程中引入ESO思想，形成一種新的GA-ESO算法。結(jié)合實(shí)例分析驗(yàn)證了GA-ESO算法的可行性，并且結(jié)果表明：這一算法不僅能有效消除優(yōu)化結(jié)果中的不良單元，而且能提高優(yōu)化效率，改善優(yōu)化結(jié)果，同時(shí)對(duì)優(yōu)化結(jié)構(gòu)模型無(wú)需進(jìn)行后處理。 本文還針對(duì)較高外載荷作用下柔性機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)機(jī)翼前緣