基于響應(yīng)面法的風(fēng)洞應(yīng)變天平優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、風(fēng)洞是對飛機(jī)或其氣動(dòng)模型進(jìn)行氣動(dòng)試驗(yàn)的設(shè)備，其中的重要部件天平用于測量氣動(dòng)模型承受的載荷。風(fēng)洞天平的設(shè)計(jì)與校核對氣動(dòng)試驗(yàn)來說是一項(xiàng)重要而又煩瑣的工作。每次進(jìn)行風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)之前，都要設(shè)計(jì)滿足試驗(yàn)要求的天平，并進(jìn)行校核。應(yīng)變天平的設(shè)計(jì)主要考慮天平的測量靈敏度、精度、準(zhǔn)度，同時(shí)要保證天平有足夠的剛度和強(qiáng)度、還要考慮天平各分量的相互干擾以及天平加工性能等。 先前，設(shè)計(jì)人員往往采用材料力學(xué)的方法估算天平的變形和應(yīng)力，費(fèi)時(shí)費(fèi)力且有局限性。為了提

2、高分析效率，本文探討用有限元方法分析天平的應(yīng)力和應(yīng)變等，并進(jìn)一步探討天平優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法。經(jīng)過研究，本文總結(jié)出基于響應(yīng)面法的風(fēng)洞天平優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。 為了構(gòu)造響應(yīng)面，本文利用正交設(shè)計(jì)表L25(56)和L27(313)在天平設(shè)計(jì)空間安排試驗(yàn)點(diǎn)，用參數(shù)化建模程序生成試驗(yàn)點(diǎn)數(shù)據(jù)所確定的天平的有限元數(shù)據(jù)，用Msc.Nastran對每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)天平進(jìn)行有限元分析，對應(yīng)力、應(yīng)變、位移等分析結(jié)果進(jìn)行收集、整理，用回歸分析得到響應(yīng)量對設(shè)計(jì)變量的顯式關(guān)

3、系式。將這些關(guān)系式分別作為目標(biāo)函數(shù)和約束函數(shù)，利用Matlab提供的優(yōu)化方法對天平進(jìn)行優(yōu)化。 為了對天平進(jìn)行參數(shù)化建模，本文提出了模板法和積木拼接法，模板法就是采用固定的參數(shù)生成有限元模型，然后用數(shù)學(xué)變換生成用戶所需要的設(shè)計(jì)變量定義的天平模型。積木拼接法就是將不同類型的天平劃分為若干段不同構(gòu)件的組合。 為了提高天平有限元分析精度，提高天平參數(shù)化建模程序生成的有限元模型的質(zhì)量，本文研究了天平有限元網(wǎng)格生成及網(wǎng)格過渡技術(shù)。