加筋曲板二级布局优化设计方法论文

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1、NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAerospaceEngineeringTwo-LevelLayoutOptimumDesignMethodforStiffenedCurvedPanelAThesisinFlightVehicleDesignByGeMengmengAdvisedbyAssociateProf.WangYingyuSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofM

2、asterofEngineeringDecember,2014万方数据万方数据承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：万方数据万方数据南京航空航天大学硕士学位论文摘要在航空航天领域

3、，结构重量是一项至关重要的性能指标。减少结构重量是飞机结构工程师永恒的主题。减重不仅可以提高飞行器的续航性能和机动性能，还可以节省燃油。加筋曲板结构由于其优良的性能已被广泛应用于航空航天领域，它的布局优化设计也受到研究人员的普遍关注。本文回顾了结构优化设计方法及它的发展历程，介绍了加筋曲板结构的几种常见型式、屈曲失稳的基本概念和加筋曲板结构布局优化设计的发展现状。然后针对加筋薄壁曲板结构的布局优化问题，提出了一种二级优化策略，将加筋曲板结构布局优化问题分解为内层级与外层级两个子问题，“内层级”针对给定的布局变量和形状变量，利用参数化建模的方法，采用Nastr

4、an自带的优化程序，对结构进行尺寸优化，得到相应的响应值(重量与屈曲因子)；“外层级”借助试验设计与代理模型技术，将布局、形状变量作为设计变量选取样本点，对每个样本点进行“内层级”优化，从而得到相应于曲板结构布局变量的结构响应值，并由此构造Kriging代理模型，并采用更新技术提高Kriging模型的精度；最后应用多岛遗传算法对该代理模型进行优化获得最优解。利用上述二级优化方法，分别研究了加筋曲板结构，加筋圆柱壳结构和加筋圆台结构的布局优化问题，编写了对应的PCL参数化建模程序，优化结果减重效果明显，优化效率高，验证了本方法的有效性与实用性。关键词：加筋曲板

5、结构，Kriging代理模型，布局优化设计，两级优化法，多岛遗传算法本文获得国家自然科学基金(11202098)的资助。本文工作在“机械结构力学及控制”国家重点实验室完成。I万方数据加筋曲板二级布局优化设计方法AbstractWeightisanimportantperformanceindexinaerospacefield.Weightreductionisanpermanenttopicforaircraftstructuredesigner,itcannotonlyimproveenduranceandmobilitycapabilityofairc

6、raft,butalsosavefuel.Stiffenedcurvedpanel,withitsexcellentproperty,iswidelyusedintheengineeringfieldsofaeronauticsandastronautics,anditslayoutoptimizationdesignisconcernedincreasinglybytheresearchers.Thispaperreviewsthestructureoptimizationdesignmethodanditsdevelopmentcourse,introd

7、ucesseveralcommontypesofthestiffenedcurvedpanel,thebasicconceptofbucklingandthedevelopmentstatusofthestiffenedcurvedpanellayoutoptimizationdesign.Then,atwo-levellayoutoptimumdesignmethodisdevelopedforthestiffenedthin-walledcurvedpanellayoutoptimizationproblem.Atthefirstlevel,withce

8、rtainlayoutvariablesandsha