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空气舵的显式设计优化,以最大化刚度和基频。 arXiv公司:2401.08995

预印本,arXiv:2401.08995[math.OC](2024)。
概述:在航空航天工程中,通过拓扑优化进行轻量化设计的需求越来越大。基于运动可变形组件(MMC)方法,提出了一种新的飞机姿态控制用加劲空气舵的优化设计方法。将不规则封闭设计域内的加劲肋建模为MMC,并用壳单元离散化,利用显式参数精确捕捉其几何结构和优化过程中的演变。为了最大化舵结构的刚度和基频,开发了数值分析算法,并进行了形状灵敏度分析。为了符合制造要求,规定了加劲肋的最小厚度。针对厚度小于阈值的加劲肋厚度和密度,制定了惩罚策略,以满足厚度要求并抑制虚假模态。通过两个典型气舵的优化算例验证了该方法的有效性,说明了加强筋分布对设计目标的重要性。显式建模特性允许将优化结果直接导入CAD系统,显著提高了工程适用性。
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全文: arXiv公司
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