金属加筋薄壁圆台结构二级布局优化设计方法.pdf

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1、第47卷第4期2015年8月南京航JournalofNanjing空航天大学UniversityofAeronautics学＆A报stronautlcsV01．47No．4Aug．2015DOI：10．16356／j．1005—2615．2015．04．014金属加筋薄壁圆台结构二级布局优化设计方法孙志彬1葛萌萌2王英玉2王海清3(1．中航工业沈阳飞机设计研究所结构部，沈阳，110035；2。南京航空航天大学飞行器先进设计技术国防重点学科实验室，南京，210016；3．中航工业陕西飞机工业(集团)

2、有限公司飞机设计研究院，汉中，723213)摘要：提出了一种金属加筋薄壁圆台结构的二级布局优化方法。该方法首先采用试验设计选取结构布局变量的样本点，然后对每个样本点相应的加筋薄壁结构进行强度和稳定性约束下的尺寸优化，获得对应的目标响应值；其后用布局变量样本点和对应的响应面构造Kriging近似模型；最后用遗传算法对近似模型进行优化，得到了加筋薄壁圆台的最优解。算例结果表明，该方法简单且优化效率高。关键词：加筋薄壁圆台；二级优化；试验设计；遗传算法中图分类号：TU333文献标志码：A文章编号：100

3、5—2615(2015)04—0566—05Two-LevelLayoutOptimizationMethodforMetalStiffenedThin—WalledConeSunZhibinl，GeMengmeng2，WangYingyu2，WangHaiqing3(1．StructureBranch，AVICShenyangAircraftDesign＆ResearchInstitute，Shenyang，110035，China；2．KeyLaboratoryofFundamentalSci

4、enceforNationalDefense—AdvancedDesignTechnologyofFlightVehicle，NanjingUniversityofAeronautics＆Astronautics，Nanjing，210016，China；3。AircraftDesignInstitute，AVICShaanxiAircraftIndustry(Group)CorporationLTD．，Hanzhong，723213，China)Abstract：Atwo—levellayout

5、optimizationmethodformetalstiffenedthinwalledconeisproposed．Thesamplepointsoflayoutvariablesarecreatedbydesignofexperiment(DOE)．Thenforeachstiffenedthin—walledstructurecorrespondingtoeachsamplepoint，thesizeoptimizationisperformedundertheconstraintsofs

6、trengthandstability，thereforethecorrespondingtargetresponsevalueisobtained．ThentheKrigingapproximationmodelisbuiltbasedonthelayoutvariablesamplepointsandthecorrespond—ingresponsesurface．Finally，theapproximationmodelisoptimizedbyusingthegeneticalgorith

7、mandtheoptimalsolutionofthestiffenedthin—walledconeiSpresented．Theexampleresultsshowthatthemethodissimpleandhashighoptimizationefficiency．Keywords：stiffenedthin—walledcone；two—levellayoutoptimization；designofexperiment；genetical—gorithm加筋薄壁曲板被广泛地应用于各种

8、工程结构，如运载火箭的箭体结构舱段是加筋薄壁圆柱结构和圆台结构。结构轻量化是飞行器设计的永恒追求之一，因此研究加筋薄壁圆台结构的布局优化设计方法具有重要意义。目前加筋板结构优化设计已有不少研究。Liu等‘卜21研究了Z型筋条复合材料加筋板的优化设计问题。Venkataraman等睁43采用可行方向法，对航天器燃料箱体上的复合材料加筋板结构进行了分析及优化。赵群等‘53提出一种以结构的承载效率基金项目：国家自然科学基金(11202098)资助项目；江苏高校优势学科建设工程资助项目。收