资源目录
压缩包内文档预览：
编号：6094842
类型：共享资源
大小：3.04MB
格式：ZIP
上传时间：2017-11-15
上传人：机****料
认证信息
个人认证
高**（实名认证）
河南
IP属地：河南
50
积分
- 关 键 词：
-
折叠
高空作业
设计
全套
cad
图纸
- 资源描述：
-
- 内容简介：
-
1符合尾随边缘形态变化的优化设计摘要：自适应机翼一直使用柔和的技术指导变形的后缘，以改善他们的气动性能，本文介绍了一种在分布压力下，符合形状 变化的结构设计的系统化方法。 为了使需要的形状与目标形状偏差尽量最小，这种方法使用 MATLAB 和 ANSYS的方式来优化标准分布机制。这种方式通过局部优化和遗传算法来获得。在优化过程中，许多因素应该考虑在内，例如：空气 载荷、输出位移量和几何非线性。直接搜索法适用于局部优化和 GA 优化后的输入位移量。由此产生的结构可以做出他们在 0 到 90。.之间变化，模型试验已经确认了这种方法的可行性。关键词：自适应机翼，伺服顺从机构， 遗传算法，拓扑最优化，分布压力载荷，几何非线性1说明由于传统的机翼轮廓通常是按照特定的上升系数和马赫数设计的。他们不能随着环境的变化而变化。Siclar 和 Austin 指出可变 的后缘曲面将会产生比传统的固定倾角机翼少 60%左右的阻力。有三种去设计可变的曲面机翼的方法。他们中的一种是传统的铰链机构，然而，他会导致机翼表面的不 连续性和早期气流分流与阻力的增加。其它的则是智能材料和顺从机构，他们能 实现平稳的形状变化。尽管如此，与顺从机构相比较，由智能材料制成的传动装置有许多不足之处。例如：能量不足；反应缓慢；强烈的滞后性；受温度的限制；控制太多装置的难度大。由来自柏林工业大学的用镍钛记忆合金作出的自适应可变拱形的机翼可以快速改变他的形状，但他不能执行高频繁的变化，因为他的弹 性依赖于与外部环境进行的热量交换。顺从机构是一种单件灵活的机构。他可以通过弹性变形传送运动和能量。他不仅具有足够的变形性，而且具有足 够的刚度来抵御外部的载荷。由于他的连接自由性，他没有传统所面临 的棘手问题，例如：摩擦、 润滑、噪声、反冲。因此可以获得平稳的形状变化。1994 年，一位来自密歇根大学的名叫 kota 教授首先提出顺从机构能够使用在一项由美国空军科学研究院办公室提供赞助的控制静态形状的科学研究之中。Saggere 和 Kota 提出了一种设计顺从机构的新方法，他们能够使优化目标函数曲线中的形状变化和目标曲线的形状误差最小，基于他们的研究成果，Lu 提出了2一种载荷路径代表方法。然而，他的研究仅限于节点情况下的线性分析。来自于福尼亚州立学院的 Good 使用顺从机构和运动渐近法来 设计机翼的尾部，保 证误差在尖端最大偏差范围之内。基于 F16 的数据，Kota 和 Hetrick 在 2004 年时间设计顺从轨迹边缘，他能在 0。到 15。之间变化并且获 得了专利证书。来自德国航空航天中心的 Companaile 提出了模 拟静态程序设计机翼形状控制合成灵活机构，并指出今后的研究应将空气载荷和几何非线性考虑在内。来自工业能源部实验室的 Buhl 使用 SIMP 法和几何非 线性有限元法来设计顺从轨迹边缘。 Flxsys Inc在 2006 年生产的自适应兼容机翼。经过了在怀特骑士飞机上的实验。结果表明，风和标准的能在（-10 。10。）变化。在中国，适应性机翼研究一直集中在智能材料和常规机构上，几乎没有人在从事带有顺从机构的机翼研究上。杨是个例外，他分析了基于伺服弹性技术的活跃航空弹性机翼，陈和黄分别调查了兼容的离散和连续性的前沿变化。本文介绍了一种基于局部优化和遗传算法形状可变机构的设计方法，通过使用 MATLAB 和 ANSYS设计，同 时将外部载荷和几何非线性考虑在内。2优化步骤2.1 确定后缘模型和目标函数如图一所示，两条曲线代表不同飞行状态的轨迹边缘。其中一边（A 点）的结构形状是固定的，另一边（ B 点）将水平滑 动。图一 图二 首先设计领域应该由最初曲线形状所定义，包括输出位置和边界状态，然后如图二所示的被光线分成的微量网格模仿鸟的羽毛部分，这就是被称为局部表面结构方法。3最简单也是最有效的方法制造出平面兼容机是使用线切割技术。在优化过程中，所有的元素使用同样 的宽度等于其厚度的梁。其中每个梁的高度是一个设计变量。为了使结构的变形接近于目标曲线形状，在变形曲线和目标曲线间的最小平方差是被定义的客观职能。 LSE 的定义是沿曲线上各个点位置数字的平方和，他的表达式是 其中 i（i=1,2,，p）是沿曲线上点的数量，p 是点的总数。 和是目标和边界曲线变形坐标的第 i 个节 点。约束条件是：其中 j（j=1,2,，m）是元素的数量的总和，h i 是尺寸变量，h min 和 hmax 是所有元素的下界与上界，h b 是边界元素的极点，d max 是党边界曲线上输入无效节点时的最大弯曲，必须小于 d 以保证结构的刚度，d是当输入处于无效时所允许的最大弯曲变形，拓扑量 Tj 等于 1，否则当元素被淘汰时为 0。2.2 GA 优化遗传算法是一种在自然界上模拟选择的优化方法。合适的生物能最大可能性存活下来，但是劣质品种也有机会存在。不同于 连续 的优化方法，他不要求梯度的目标函数信息。每一个元素可以表示为一个拓扑量和一个尺寸变量。因此，每个个体科编码如下： 其中 n 是除边界元素之外元素的数量。有着同样的高度，在整个优化过程中的边4界元素只有一个变量代表 hb。适应性是遗传算法优化的评价标准。他可以从目标函数转化为： 其中 是一个只包括双方较差的个体参数。他的数值越小越有价值，两个个体的适应性会有更多的不同，因此增加了双方选择的高度适应性。选择控制参数在遗传算法的收敛中扮演一个重要的角色。总的来讲，交叉概率的范围为 0.40-0.99；突变的概率为 0.00001-0.01，个体的数量为 10-200。该变量将会通过交叉和变异发生更新，因此，这个设计可能产生遗传过程。2.3 适应性元素的分析由于设计变量和目标函数是有限元的，有限元分析法优化模型是不能被用于设计符合变形的机构中，因此，本文在 MATLAB 中的遗传算法和在 ANSYS中的有限元分析法。在有限元分析法中，仅只考虑几何非线性和材料的弹性，ANSYS 能解决节点位移和元素 压力，通 过删去低应力的元素，良好的结果能被推算出来。图三显示了详细 的过程。5图三 整个的优化过程2.4 二次优化尽管遗传算法可以优化大型解空间和拓扑结构尺寸。尺寸通常不能直接集中于优化中，为了解决这个 问题， 遗传算法优化后，直接搜索法应该被用来在遗传算法结果中去寻找。3.优化的结果通过参考文献5可以得出，最初的小径边缘尺寸减少 36%，表一列出了设计参数的大小。表一 设计参数的大小 由于位移作为输入的使用，非线性分析难以解决和厨师压力非常大，但他必须在三十代以后考虑。6图四 遗传优化的结果 图五 二次优化的结果图四和图五说明了遗传算法优化结果和二次优化结果。表二 两次优化的比较从表格中可以发现，通过输入位移和尺寸优化，LSE 减少了 1.3528mm 和改善了 3.13%，变更角度增加 1.0493。7图六 外部载荷的分布图六表示的是外部分布压力从0到10N/mm，改变输入位移量在最初结构上保持11.3897mm上的参数影响结果。如果载荷保持在0-5N/mm范围内，优化结构看起来有良好的稳定性。当外部载荷超过5N/mm时，最大压力可能超过屈服压力，因为这个优化方法是基于MATLAB和ANSYS的， 为 了证明结果， 尝试去通过将分析结果分别输入到ANSYS 和PATRAN 中，然后是他们之间的比较。如图七和图八所示，二者的变更有很大的共同点；在ANSYS中是54097mm，在PATRAN中是54.50mm，他们的不同之处 来自个体上。图七 在ANSYS上的结果 图八 在PATRAN 上的结果另一方面，一个使用线切割技术的模型来证实分析法的结果。模型的材料同设计的一样，都为5mm后。在试验中，假设分布压力 载荷为零，输入146N 的情况下，输入位移量为11.3897mm ，图九表示的是模型和 测量的结果。 变更的温度为9.3。尖端 为一位53mm，变更的形状符合设计的结果。如果11.3897mm的位移量强加在模型上，理论的尖端位移量为54.796mm。因为模型和试验台之间存在摩擦力，测 量材料和适合的结 果之间会有少许的差异。8图九 模型和实验的结果4.结论通过方针和实验证
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号