CAJ | 학술논문

在给定全复合材料机翼结构几何外形尺寸条件下,以最高载荷/质量比(P/W)为目标,提出了一种复合材料机翼铺层优化设计与分析方法.主要进行了三方面优化工作:铺层厚度优化、铺层比例优化以及铺层顺序优化.首先,在初始结构方案的基础上,利用有限元分析软件ANSYS对复合材料层合板进行结构优化,得到了复合材料层合板铺层厚度与铺层比例.然后,插值拟合生成结构性能(即P/W)在设计区域的空间分布曲面,量化材料分布对结构性能的影响,得到了最佳材料分配比例,为分析复合材料铺层提供了新方法.最后,根据已经得到的铺层厚度和铺层比例方案,运用遗传算法对铺层顺序进行优化,得到最优铺层方案.根据最终优化的铺层设计方案,加工制造机翼样件并完成了试验验证.数值模拟结果与试验结果非常吻合,其中,破坏载荷的相对误差为-1.91％,结构刚度的相对误差为1.10％.与初始设计相比,载荷/质量比提高了70.23％(忽略翼梢小翼),证明本文优化工作的合理性与有效性.
재급정전복합재료궤익결구궤하외형척촌조건하,이최고재하/질량비(P/W)위목표,제출료일충복합재료궤익포층우화설계여분석방법.주요진행료삼방면우화공작:포층후도우화、포층비례우화이급포층순서우화.수선,재초시결구방안적기출상,이용유한원분석연건ANSYS대복합재료층합판진행결구우화,득도료복합재료층합판포층후도여포층비례.연후,삽치의합생성결구성능(즉P/W)재설계구역적공간분포곡면,양화재료분포대결구성능적영향,득도료최가재료분배비례,위분석복합재료포층제공료신방법.최후,근거이경득도적포층후도화포층비례방안,운용유전산법대포층순서진행우화,득도최우포층방안.근거최종우화적포층설계방안,가공제조궤익양건병완성료시험험증.수치모의결과여시험결과비상문합,기중,파배재하적상대오차위-1.91％,결구강도적상대오차위1.10％.여초시설계상비,재하/질량비제고료70.23％(홀략익소소익),증명본문우화공작적합이성여유효성.