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机翼结构重量预测的多学科分析优化方法
  • ISSN号:1000-6893
  • 期刊名称:《航空学报》
  • 时间:0
  • 分类:V221[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
  • 作者机构:南京航空航天大学航空宇航学院,南京210016
  • 相关基金:国家自然科学基金(11432007);江苏省高校优势学科建设工程资助项目
中文摘要:

为了克服现有机翼结构重量计算方法的局限性,提出一种基于多学科分析优化的机翼结构重量计算方法。以客机机翼为例,阐述整个计算流程。计算流程的关键步骤包括机翼外形和结构参数化建模、气动分析模型自动生成与外形优化、结构有限元模型的自动生成和结构优化。应用CAD软件CATIA的二次开发方法,实现机翼外形几何模型、结构布置几何模型和气动分析模型的自动生成;应用MSC.Patran的PCL编程技术,实现结构有限元模型的自动生成;应用等效刚度和等效强度方法,提高结构有限元模型自动生成的稳健性,缩短结构分析和优化的计算时间;应用多学科集成和优化技术,建立机翼结构重量预测的计算平台,实现整个计算过程的自动化。算例表明这种方法稳健、有效,可快速地分析机翼外形参数与结构重量之间的关系,分析不同展向载荷分布和不同选材方案对机翼结构重量的影响。

英文摘要:

A wing-structure weight prediction method using multidisciplinary analysis and optimization is proposed to over- come the limitations of the current predictions of wing-structure weight. The wing of a short/medium haul transport was used as an example to illustrate the procedure of the method. The key steps of the method include parametric modeling for wing configuration and structural layout, automatic generation of wing aerodynamic model, aerodynamic optimization, automatic generation of the wing structural finite element model and wing structural optimization. The parametric modeling for the wing configuration and structural layout, and automatic generation of aerodynamic model was implemented by running VB codes in CATIA. The automatic generation of wing structural finite element model was implemented by running MSC. Patran Command Language (PCL~) codes. The equivalent stiffness and strength method was used to enhance the robustness of the finite ele- ment model generation of the wing structure and reduce the computational burden of the structural analysis and optimization. A computational framework for the wing-structure weight prediction was established using multidisciplinary integration and optimization, and the overall process for the wing-structure weight computation was carried out automatically. The example indicates that the method is robust and efficient, and is able to rapidly obtain the impacts of wing configurations, spanwise load distributions and structural materials on the wing-structure weights.

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期刊信息
  • 《航空学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国航空学会
  • 主编:孙晓峰
  • 地址:北京海淀区学院路37号
  • 邮编:100083
  • 邮箱:hkxb@buaa.edu.cn
  • 电话:010-82317058 82318016
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6893
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1929/V
  • 邮发代号:82-148
  • 获奖情况:
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,美国应用力学评论,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
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