飞机结构方案快速设计优化系统及关键技术.pdf

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1、研制工程DEVELOPMENTENGINEERING飞机结构方案快速设计优化系统及关键技术QuickDesignOptimizationSystemandKeyTechnologyofAircraftStructureScheme中航工业信息技术中心 肖广军 冯超恒 胡文娟 温琳琳 刘振波 滕永飞机结构方案快速设计优化系统梳理了飞机结构方案设计过程的流程、知识和方法，围绕飞机结构布置、结构参数定义、有限元分析、设计评估和结构参数优化等设计过程，进行工具、数据、方法体系的整合，以期实现结构方法的快速设计与优化迭代，建立一套高度集成、高度灵活和多层次的飞机结构方案快速

2、设计优化系统，不管对于当前的型号研制任务还是长远的专业发展来说都具有重要意义。肖广军中航工业信息技术中心（金航数码）航空集成研发事业部飞机结构强度领域求和约束条件，同时涉及到结构布复杂的系统工程，在这一过程中，目专家，在飞机设计行业、有限元分析技术局、结构、机构、强度、刚度、气动弹前的设计方式还是离散的、孤立的、方面具有丰富的实施经验，擅长飞机结性、疲劳、损伤容限等多个学科，还涉不系统的，设计过程不规范，工具软构强度设计应用系统集成设计的业务规及到设计、制造、售后服务等多个部件没有集成，数据流没有打通，数据划。门。在飞机结构设计不同阶段，需要体系分散林立，而且没有

3、设计规则和根据各系统、各学科、各部门之间相方法库引导各个设计环节的工作，造互联系、相互制约的关系，考虑成百成设计过程的人工重复性劳动较多、飞机结构方案设计是飞机设计上千个设计变量、目标、工程约束条设计工作量大，严重依赖设计员的经过程中非常重要的一环，在很大程度件，进行大量的设计方案对比、设计验进行设计决策，设计周期长、人员上决定了飞机的安全性、重量、性能、更改和优化，不断地进行设计协调和素质要求高，设计质量难保证。存在寿命、制造成本和使用成本。在结构循环，以最终获得有竞争力的飞机结的种种瓶颈使得无法有效应对迫在方案设计中，不仅需要满足总体、强构设计方案。眉睫的型号

4、研制任务，也很难保证飞度、系统、电气等其他专业的协调要飞机结构方案设计是一项高度机结构设计专业的长远发展。72航空制造技术·2014年第18期研制工程DEVELOPMENTENGINEERING飞机结构方案快速设计优化系计计算更好地跟上并融入整个飞机元分析和设计评估；快速结构优化统梳理了飞机结构方案设计过程的设计流程，从而实现包含设计计算在则主要进行结构参数优化。体系架流程、知识和方法，围绕飞机结构布内的整体结构协同设计和优化设计；构如图1所示。置、结构参数定义、有限元分析、设计（4）规范、统一飞机结构方案设2系统工作流程评估和结构参数优化等设计过程，进计、分析和

5、优化工作的流程，便于不飞机结构方案快速设计优化系行工具、数据、方法体系的整合，以期同型号和问题的对比分析，大大降低统主要经历以下几个阶段。实现结构方法的快速设计与优化迭人为出错的可能性和概率；（1）结构布置定义。代，建立一套高度集成、高度灵活和（5）降低飞机结构设计人员使是在飞机总体布局和外形的基多层次的飞机结构方案快速设计优用强度分析和优化工具软件进行设础上，确定主承力构件的位置，形成化系统，对于当前的型号研制任务以计计算工作的门槛，实现有限元建结构布局定义。此阶段会产生结构及长远的专业发展来说都具有重要模、分析、优化工作的流程自动化、方布置的理论图，也称为骨架

6、模型。在意义。法标准化，以便满足对设计方案的快骨架模型的基础上产生出表征传力速评估分析要求；路线的特征线、特征面，即几何线框系统目标（6）降低飞机结构设计本身的模型。飞机结构方案快速设计优化系难度和对工程师理论和经验水平的（2）结构参数定义。统建设的根本目的就是要解决飞机过苛要求，从而实现工程师人力资源结构参数定义是针对初始布置结构方案设计本身特点所决定的特的合理配置；得到的是各主承力结构的几何线框殊问题。其目标可以概括为以下几（7）固化各种设计、分析的知识模型的主要截面参数进行初步设计。点：和经验，使飞机结构设计知识经验的只有定义了设计参数，才能构成分析（1）集

7、成CATIA、Patran、传递继承具有更可靠的途径和有效的基础。此阶段会产生主要承力构Nastran、iSight等结构设计、分析、优保证。件的材料和几何数据的结构参数表。化等常用工具软件，实现设计、分析（3）有限元分析。和优化工具的互联、互通；系统体系架构及工作流程对结构主承力结构设计产生的（2）总结和归纳飞机结构方案1系统体系架构结构模型进行有限元分析，验证结构设计的特点和构件布置方法，实现知飞机结构方案快速设计优化系的强度和稳定性等。结构分析的输识驱动的模块化设计和知识重用，实统体系主要分为3个部分：快速方案入为结构的有限元模型、载荷等，输现结构布局快速定

8、义和调整；