计算机辅助飞机铆钉连接优化设计

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1、论文编号：上海交通大学硕士学位论文计算机辅助飞机铆钉连接优化设计硕士研究生：高原学号：1110209006导师：邵华副教授副导师：于随然教授申请学位：工学硕士学科：机械工程所在单位：机械与动力工程学院答辩日期：2015年2月授予学位单位：上海交通大学Thesisnumber:DissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterComputerAidedOptimisationDesignofRivetedJointsinAereonauticsCandidate：GAOY

2、uanStudentID:1110209006Supervisor：Vice-Prof.SHAOHuaAssistantSupervisor:Prof.YUSuiranAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MechanicalEngineeringAffiliation：SchoolofMechanicalEngineeringDateofDefence：February,2015Degree-Conferring-Institution：ShanghaiJiaoTongUnivers

3、ity上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分

4、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和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日计算机辅助飞机铆钉连接优化设计摘要飞机的框架由许多部分组装而成，而铆钉连接是飞机装配中最常用的连接方式之一。商用飞机上通常有上百万的铆钉，首先，它们在飞机安全性上有着决定性的作用。其次，铆钉数量的减少也会相应地减少飞机制造的费用。最后，由于连接部分的单位体积的重量和成本都高于飞机结构的其他部分，因此铆钉连接在设计中也占有非常重要的地位。总

5、体来说，铆钉连接设计对飞机的机械性能、可制造性以及研发费用有着重要的影响。目前，飞机铆钉连接设计涉及到设计与计算两个部门。部门之间的数据交流过程往往不仅浪费大量时间，而且也因为配合不协调导致数据版本等出现错误。此外，由于飞机铆钉设计设计变量众多且需要优化的目标函数复杂，所以很难仅仅依靠自动优化算法来完成优化设计。为了解决这个问题，本文提出了一种计算机辅助飞机铆钉连接优化设计方法。方法首先开发了一个铆钉连接设计的评价算法，该评价算法将铆钉连接的设计变量，例如铆钉的数目、位置、种类等，转化为与结构性能直接相关的观察变量，例如铆钉的安全系数、铆钉间距、结构质量等

6、，再将观察变量转化为机械性能、可制造性、轻量性、符合行业规则性四个评价指标，最终将四个评价指标整合为结构的总性能，设计者根据评价算法提供的反馈信息对初始方案进行初步的优化设计；其次利用人工免疫系统优化算法进行进一步的优化设计，人工免疫系统优化算法是由人体免疫系统机制启发的随机优化算法，它将方案当做抗体，目标函数当做抗原，本文将初步优化的设计方案放入初始方案群中，通过对方案群的复制、变异、选择等步骤提高方案的I总性能，得到最终的优化设计方案。最后将该方法应用于SaM146涡轮风扇发动机机舱铆钉连接的设计，验证了这种设计者优化与算法优化结合的方法对于铆钉连接设

7、计优化的有效性。关键词：计算机辅助设计，飞机铆钉连接，多目标优化，人工免疫系统优化算法，细节设计IICOMPUTERAIDEDOPTIMISATIONDESIGNOFRIVETEDJOINTSINAERONAUTICSABSTRACTRivetedjointsareoneofthemajormethodsforjoiningairframestructuralcomponents.Therearemillionsofrivetsinacommoncommercialaircraft,andtheyplayacrucialroleinaircraftsafe

8、ty.Then,thereductionofthenumberof