疲勞約束下機翼結(jié)構(gòu)件拓撲優(yōu)化.pdf

1、結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化在航空航天器結(jié)構(gòu)設(shè)計領(lǐng)域的大量使用，使飛行器結(jié)構(gòu)的重量越來越輕，性能不斷提高，同時由于應(yīng)力水平的上升而導(dǎo)致了疲勞問題越來越多。對于大多數(shù)金屬材料，疲勞強度遠低于極限強度，盡管在極限載荷下結(jié)構(gòu)滿足靜強度要求，但是在疲勞載荷下結(jié)構(gòu)可能不滿足疲勞壽命設(shè)計需求，因此研究以疲勞壽命為約束的拓撲優(yōu)化具有重要意義。
　　本文根據(jù)結(jié)構(gòu)疲勞壽命分析原理，提出了一種把拓撲優(yōu)化中的疲勞約束轉(zhuǎn)化為應(yīng)力約束的方法，由疲勞載荷譜結(jié)合構(gòu)件的設(shè)計壽命

2、，根據(jù)結(jié)構(gòu)疲勞壽命分析方法反算設(shè)計壽命下的最大應(yīng)力水平，以這個最大應(yīng)力水平為約束值進行拓撲優(yōu)化來獲得結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)型式和尺寸。用兩個算例證明了本文方法的有效性。
　　采用HyperMesh商業(yè)軟件，建立了某運輸機機翼翼肋和某無人機機翼接頭的有限元模型，并進行有限元分析；以質(zhì)量最小為目標，實際疲勞載荷譜處理得到結(jié)構(gòu)的最大應(yīng)力為約束，用OptiStruct模塊結(jié)合多工況下的基結(jié)構(gòu)法進行拓撲優(yōu)化，得到其拓撲結(jié)構(gòu)，并在此基礎(chǔ)上對優(yōu)化結(jié)果進行