一种考虑气动弹性约束的复合材料机翼多目标优化设计方法

摘要

本发明公开了一种考虑气动弹性约束的复合材料机翼多目标优化设计方法，包括下面步骤：(1)建立有限元模型，并对该模型分析；(2)重量优化；(3)阵风响应优化；(4)第二次重量优化。本发明同时考虑强度、刚度、气动弹性约束，实现了结构重量与阵风响应的多目标优化，避免了传统复合材料机翼优化方法在进行结构重量优化的同时增大阵风响应振幅的问题。在此优化过程中，在阵风响应优化阶段仅以复合材料铺层方向为设计变量，使得在不改变机翼重量的情况下满足阵风响应设计要求成为可能。

主权项

一种考虑气动弹性约束的复合材料机翼多目标优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)建立有限元模型，计算出初始应力、应变、颤振速度、颤振频率和阵风响应；(2)重量优化：将复合材料的铺层厚度和方向设为设计变量，以满足结构的强度、刚度、颤振条件为约束条件，以结构重量为目标函数；通过优化计算，得到一个基于上述约束条件的最小重量机翼；(3)阵风响应优化：将复合材料的铺层方向设为设计变量，铺层厚度为步骤（2）中设计的铺层厚度，以满足结构的强度、刚度、颤振条件为约束条件，将阵风响应设为目标函数；通过优化计算，得到一个基于上述约束条件的最小阵风响应机翼；如果所述的最小阵风响应机翼满足阵风响应设计要求，则结束优化设计；否则转步骤（4）；(4)第二次重量优化：如若上述步骤(3)不能满足阵风响应设计要求，将复合材料的铺层厚度设为设计变量，铺层方向为步骤（3）中设计的铺层方向，以满足结构的强度、刚度、颤振、阵风响应为约束条件，将结构重量设为目标函数；通过优化计算，得到一个基于上述约束的最小重量机翼。