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基于边界条件等效的载荷传递结构动力学拓扑优化
1
作者
张理昊
朱益均
于开平
《振动工程学报》
北大核心
2025年第9期1945-1954,共10页
随着航空航天事业的不断发展,飞行器的载荷传递结构也愈来愈复杂。在实际工程中,如何将载荷通过合理的方式进行分配,对于航天器的轻量化设计以及结构承载性的保证具有重要的意义,并且在动载荷传递结构设计的过程中还需要考虑整体结构对...
随着航空航天事业的不断发展,飞行器的载荷传递结构也愈来愈复杂。在实际工程中,如何将载荷通过合理的方式进行分配,对于航天器的轻量化设计以及结构承载性的保证具有重要的意义,并且在动载荷传递结构设计的过程中还需要考虑整体结构对局部结构的非理想边界条件。基于此,本文提出了一种基于结构边界条件等效的动载荷传递结构动力学拓扑优化设计方法,可在设计载荷传递结构的同时充分考虑整体结构对局部结构的影响。该方法将局部结构与整体结构之间的连接边界简化为弹簧单元与集中质量单元,通过遗传算法对单元参数进行优化从而实现边界条件等效,结合结构动柔度设计目标建立基于单元密度变量的载荷传递结构拓扑优化模型。数值算例验证了该方法的有效性,并得到了优化设计结果随体积分数、外载荷频率以及载荷约束区间变化的规律。
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关键词
拓扑优化
载荷传递
边界条件等效
节点位移约束
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职称材料
基于遗传算法的机翼柔性蒙皮全参数优化设计
被引量：
7
2
作者
吕帅帅
王彬文
+1 位作者
杨宇
王志刚
《应用力学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2020年第2期617-623,I0011,共8页
为解决变弯度机翼前缘柔性蒙皮结构设计问题,提出基于遗传算法的柔性蒙皮全参数优化方法。采用"刚度剪裁"设计理念,以大型远程飞机前缘为研究对象,通过优化变量缩减、设计区域规划和边界条件位移等效,对柔性蒙皮结构进行工程...
为解决变弯度机翼前缘柔性蒙皮结构设计问题,提出基于遗传算法的柔性蒙皮全参数优化方法。采用"刚度剪裁"设计理念,以大型远程飞机前缘为研究对象,通过优化变量缩减、设计区域规划和边界条件位移等效,对柔性蒙皮结构进行工程简化,在保证变形精度的同时达到降低模型复杂度的目的;基于遗传算法对蒙皮结构进行全参数同步优化,以获得混合优化变量的全局最优解。研究表明,该方法在兼顾优化效率和制造可实现的基础上,使前缘蒙皮变形的最小二乘误差(LSE)降低60%,最大偏移误差降低64%,可显著提高变形精度。
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关键词
变弯度前缘
柔性蒙皮
全参数优化
边界
条件
位移
等效
变量缩减
遗传算法
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职称材料
分析表面粗糙有耗波导传输特性的频域有限差分方法
被引量：
1
3
作者
黄斌科
胡红
+1 位作者
宁曰民
蒋延生
《西安交通大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2009年第10期85-88,共4页
提出了一种分析金属有耗和表面粗糙对波导传输特性影响的频域有限差分方法(FDFD).该方法按照Maxwell方程组的旋度方程对波导横截面内部场分量进行差分展开,对波导的有耗金属边界和表面粗糙边界分别采用表面阻抗边界条件(SIBC)和等效SIB...
提出了一种分析金属有耗和表面粗糙对波导传输特性影响的频域有限差分方法(FDFD).该方法按照Maxwell方程组的旋度方程对波导横截面内部场分量进行差分展开,对波导的有耗金属边界和表面粗糙边界分别采用表面阻抗边界条件(SIBC)和等效SIBC代替.将波导内部节点场分量及边界节点场分量满足的方程联立形成特征矩阵方程组,通过求解特征矩阵的特征值可得到指定频率下金属波导的传播常数.和微扰法相比,FDFD方法能分析截止频率以下及形状不规则时表面粗糙有耗波导的传输特性.数值仿真结果表明,随着粗糙度的增大,金属衰减损耗逐渐增大到表面光滑时损耗的2倍.
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关键词
频域有限差分
传播常数
粗糙表面
等效
表面阻抗
边界
条件
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职称材料
题名
基于边界条件等效的载荷传递结构动力学拓扑优化
1
作者
张理昊
朱益均
于开平
机构
哈尔滨工业大学航天科学与力学系
出处
《振动工程学报》
北大核心
2025年第9期1945-1954,共10页
文摘
随着航空航天事业的不断发展,飞行器的载荷传递结构也愈来愈复杂。在实际工程中,如何将载荷通过合理的方式进行分配,对于航天器的轻量化设计以及结构承载性的保证具有重要的意义,并且在动载荷传递结构设计的过程中还需要考虑整体结构对局部结构的非理想边界条件。基于此,本文提出了一种基于结构边界条件等效的动载荷传递结构动力学拓扑优化设计方法,可在设计载荷传递结构的同时充分考虑整体结构对局部结构的影响。该方法将局部结构与整体结构之间的连接边界简化为弹簧单元与集中质量单元,通过遗传算法对单元参数进行优化从而实现边界条件等效,结合结构动柔度设计目标建立基于单元密度变量的载荷传递结构拓扑优化模型。数值算例验证了该方法的有效性,并得到了优化设计结果随体积分数、外载荷频率以及载荷约束区间变化的规律。
关键词
拓扑优化
载荷传递
边界条件等效
节点位移约束
Keywords
topology optimization
load transfer
equivalent boundary conditions
displacement constraint on node
分类号
V423.6 [航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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职称材料
题名
基于遗传算法的机翼柔性蒙皮全参数优化设计
被引量：
7
2
作者
吕帅帅
王彬文
杨宇
王志刚
机构
中国飞机强度研究所智能结构与结构健康监测研究室
出处
《应用力学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2020年第2期617-623,I0011,共8页
基金
基于机械机构/柔性结构的机翼前缘变形与驱动技术研究。
文摘
为解决变弯度机翼前缘柔性蒙皮结构设计问题,提出基于遗传算法的柔性蒙皮全参数优化方法。采用"刚度剪裁"设计理念,以大型远程飞机前缘为研究对象,通过优化变量缩减、设计区域规划和边界条件位移等效,对柔性蒙皮结构进行工程简化,在保证变形精度的同时达到降低模型复杂度的目的;基于遗传算法对蒙皮结构进行全参数同步优化,以获得混合优化变量的全局最优解。研究表明,该方法在兼顾优化效率和制造可实现的基础上,使前缘蒙皮变形的最小二乘误差(LSE)降低60%,最大偏移误差降低64%,可显著提高变形精度。
关键词
变弯度前缘
柔性蒙皮
全参数优化
边界
条件
位移
等效
变量缩减
遗传算法
Keywords
morphing leading edge
flexible skin
normal optimization
displacement equivalence of boundary conditions
variables reduction
genetic algorithm
分类号
V214.1 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
分析表面粗糙有耗波导传输特性的频域有限差分方法
被引量：
1
3
作者
黄斌科
胡红
宁曰民
蒋延生
机构
西安交通大学电子与信息工程学院
华东电子测量仪器研究所
出处
《西安交通大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2009年第10期85-88,共4页
基金
电子测试技术国家重点实验室基础研(61349)
文摘
提出了一种分析金属有耗和表面粗糙对波导传输特性影响的频域有限差分方法(FDFD).该方法按照Maxwell方程组的旋度方程对波导横截面内部场分量进行差分展开,对波导的有耗金属边界和表面粗糙边界分别采用表面阻抗边界条件(SIBC)和等效SIBC代替.将波导内部节点场分量及边界节点场分量满足的方程联立形成特征矩阵方程组,通过求解特征矩阵的特征值可得到指定频率下金属波导的传播常数.和微扰法相比,FDFD方法能分析截止频率以下及形状不规则时表面粗糙有耗波导的传输特性.数值仿真结果表明,随着粗糙度的增大,金属衰减损耗逐渐增大到表面光滑时损耗的2倍.
关键词
频域有限差分
传播常数
粗糙表面
等效
表面阻抗
边界
条件
Keywords
finite difference frequency domain
propagation constant
rough surface
equivalent surface impedance boundary condition
分类号
TN814 [电子电信—信息与通信工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于边界条件等效的载荷传递结构动力学拓扑优化
张理昊
朱益均
于开平
《振动工程学报》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
基于遗传算法的机翼柔性蒙皮全参数优化设计
吕帅帅
王彬文
杨宇
王志刚
《应用力学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2020
7
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
分析表面粗糙有耗波导传输特性的频域有限差分方法
黄斌科
胡红
宁曰民
蒋延生
《西安交通大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2009
1
在线阅读
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职称材料
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