基于ISIGHT的電靜液作動(dòng)器結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、未來飛機(jī)向高速化、高壓化、快速響應(yīng)等方向發(fā)展，而隨著飛機(jī)速度和其它性能的不斷提高，飛機(jī)舵面承受的靜動(dòng)態(tài)載荷將會(huì)更大，偏轉(zhuǎn)速率將會(huì)更快，這要求控制舵面精準(zhǔn)偏轉(zhuǎn)的作動(dòng)器功率更大、功耗更低，在保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的情況下質(zhì)量更輕。作為一種應(yīng)用于飛機(jī)上的新型作動(dòng)器，電動(dòng)靜液作動(dòng)器(Electro Hydrostatic Actuator，EHA)以其體積小、功率大、控制靈活等特點(diǎn)受到越來越大的關(guān)注，是當(dāng)前先進(jìn)飛機(jī)新作動(dòng)系統(tǒng)研究的重點(diǎn)。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)飛機(jī)電

2、靜液作動(dòng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化研究成果尚不顯著，故本文對(duì)這一問題做了基礎(chǔ)性研究。
　　本文的具體研究?jī)?nèi)容和研究成果如下:
　　(1)首先介紹了結(jié)構(gòu)優(yōu)化的基本理論、數(shù)學(xué)建模的基本原理以及優(yōu)化的基本步驟。然后分析了常用的優(yōu)化算法，重點(diǎn)探討了遺傳算法的基本原理，并介紹了多島遺傳算法相對(duì)于基本遺傳算法的優(yōu)勢(shì)。最后介紹了ISIGHT軟件的基本知識(shí)和內(nèi)嵌的主要優(yōu)化算法。
　　(2)對(duì)電靜液作動(dòng)器的結(jié)構(gòu)和原理進(jìn)行了分析?？紤]影響電靜液作動(dòng)

3、器控制舵面轉(zhuǎn)動(dòng)所需功耗的因素，以降低作動(dòng)器功耗為目的，對(duì)電靜液作動(dòng)器系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)化?？紤]機(jī)械、液壓兩個(gè)學(xué)科，對(duì)作動(dòng)器進(jìn)行數(shù)學(xué)建模。推導(dǎo)出電靜液作動(dòng)器系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)、柱塞泵、作動(dòng)筒三個(gè)環(huán)節(jié)功耗的表達(dá)式。應(yīng)用ISIGHT軟件，以連桿長(zhǎng)度、連桿擺動(dòng)初始位置、作動(dòng)筒的有效作動(dòng)面積為設(shè)計(jì)變量，以降低電靜液作動(dòng)器系統(tǒng)功耗為目的，應(yīng)用多島遺傳算法，在變量全局范圍內(nèi)，根據(jù)所建立數(shù)學(xué)模型進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，得出優(yōu)化結(jié)果。
　　(3)根據(jù)電靜液作動(dòng)器的主要結(jié)構(gòu)

4、對(duì)作動(dòng)筒進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模。采用ANSYS軟件對(duì)電靜液作動(dòng)器的作動(dòng)筒進(jìn)行了載荷、模態(tài)和壓桿穩(wěn)定性等有限元分析。使用ISIGHT軟件，以作動(dòng)筒的質(zhì)量最輕和變形最小為目標(biāo)，同時(shí)滿足靜載荷約束和模態(tài)約束，建立了作動(dòng)筒的優(yōu)化模型，選用ISIGHT內(nèi)嵌的多島遺傳算法進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，得出優(yōu)化結(jié)果。
　　本文以電靜液作動(dòng)器為研究對(duì)象，對(duì)電靜液作動(dòng)器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，以達(dá)到質(zhì)量更輕，功耗更小的目標(biāo)。經(jīng)過結(jié)構(gòu)優(yōu)化，電靜液作動(dòng)器的功耗由優(yōu)化前的初始值216