21_OptiStruct在飞行器结构设计中的应用.pdf

节选段落一：
Altair 2011 HyperWorks 技术大会论文集
-1-
OptiStruct 在飞行器结构设计中的应用
王 奇，李维
陕西, 西安 710072
摘 要：鉴于拓扑优化方法在国外飞行器结构设计上的成功应用，本文在 HyperWorks 软件
中对某型飞机机翼前缘加强肋在给定体积和应力约束条件下以总刚度最大化为目标进行了
轻量化设计，然后通过尺寸和形状优化进行细节优化设计。通过 CATIA 软件对优化结果重
建模并对最终结构进行应力分析，可以发现使用本文的方法得到的优化结构在满足给定应力
约束的条件下，与原结构相比减重达 38.9%。


节选段落二：
其中各受力部位名称已经在图2中表示
出来，表1中的Ⅰ和Ⅱ飞机巡航状态的两个工况，Ⅲ和Ⅳ是飞机着陆时的两个工况。
加强肋的材料为铝合金 7050-T7451 ，屈服强度 [ ] 455MPas  ，强度极限
[ ] 510MPab  ，该型铝合金属于塑性材料，安全系数 n 取 1.5，因此许用应力
[ ] 303MPa  ，在后面的优化过程中用到的应力极限均取该许用应力。
2.2 拓扑优化
拓扑优化方法大致可分为均匀法[3][4]、渐进结构优化法[5][6]和变密度法[7][8]等，本文采用
的就是基于 OptiStruct 求解器的变密度法。


节选段落三：
基于上面的模型使用 OptiStruct 求解器得到的拓扑结构如图1中第二个图所示。
Altair 2011 HyperWorks 技术大会论文集
-4-
2.3 尺寸优化
在对优化模型进行尺寸优化前必须确定每个设计变量，需要定义的设计变量如图3所
示，图中除了缘条以外每个不同颜色的区域就表示一个设计域，该设计域对应的设计变量就
是板的厚度。然后就以体积最小化为目标函数和设计域最大应力不超过许用应力为约束进行
尺寸优化。尺寸优化结果如图1中第四个图所示。