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利用遗传算法的太阳能复合材料机翼结构尺寸优化设计

Size Optimization Design of Solar Composite Wing Structure Using Genetic Algorithm
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摘要 机翼在复合材料太阳能无人机结构中承担了大部分气动载荷。本文通过参数化机翼结构有限元(FEA)模型,使用遗传算法(GA)对太阳能复合材料机翼结构进行了尺寸优化设计,在Isight平台集成Abaqus构造优化环境,并建立了结构优化数学模型,优化模型在多准则约束条件下使复合材料机翼重量最小化,以J型翼梁的尺寸、位置参数作为设计变量,考虑了应力、位移和蔡吴系数等约束条件,优化后机翼的质量比初始设计时降低了11.83%。结果表明:使用当前的优化方法可显著减轻机翼的结构质量,并且能够有效、准确地得到太阳能无人机机翼的最佳结构布局。 The wing bears most of the aerodynamic load in the composite solar UAV(Unmanned aerial vehicle)structure and provides the main lift for the aircraft.In this paper,the parameterized FEA(Finite element analysis)model and GA(Genetic algorithm)are used to optimize the size of solar composite wing structure,Abaqusis integrated on the Isight platform to construct an optimization environment,and the model for structural optimization is established,the optimization model minimizes the weight of the composite wing underthe multi-criteria constraints,and takes the size and position parameters of the J-shaped wing beam as the design variables,and considering the constraints such as stress,displacement and Cai Wu coefficient,the mass of the optimized wing decreased by 11.83%comparing with the initial design.The results show that by using the current optimization method can significantly reduce the structural mass of the wing,and can effectively and accurately obtain the optimal structural layout of the solar UAV wing.
作者 黄成磊 范庆明 刘红军 喻伯牙 HUANG Chenglei;FAN Qingming;LIU Hongjun;YU Boya(School of Mechatronic Engineering,Xi'an Technological University,Xi'an 710021,China;Key Laboratory for UAV Technology,Northwestern Polytechnical University,Xi'an 710072,China)
出处 《机械科学与技术》 北大核心 2025年第8期1483-1490,共8页 Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering
基金 陕西省科学技术厅基金项目(2020KW-017) 陕西省重点研发计划(S2020-YF-YBGY-0287)。
关键词 复合材料 太阳能无人机 机翼结构 遗传算法 尺寸优化 composite material solar UAV wing structure genetic algorithm size optimization
作者简介 黄成磊,硕士研究生,huangcl_1021@163.com;通信作者:范庆明,副教授,博士,fanqingming@xatu.edu.cn。
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