基于HAJIF系统的复合材料机翼结构优化

郭文杰，常亮，王立凯，罗利龙，聂小华

(中国飞机强度研究所，西安 710065)

0 引言

复合材料以其高的比强度、比刚度、可设计性强等特点，在现代飞机设计及制造中得到了较为广泛的应用。复合材料在飞机中的用量占比及应用部位等已成为衡量飞机先进性的重要标志之一[1-2]。为提升结构性能、减轻结构重量，对复合材料开展铺层优化是工程中常用的技术手段。然而复合材料优化设计中，铺层厚度、铺层角度、铺层比例等因素都对其性能产生一定的影响[3]。复合材料铺层设计通常单层厚度为设计变量，以梯度优化算法或启发式算法对一定约束条件下的复合材料进行优化设计通常需要多次迭代，并且敏度计算或样本空间构造繁琐[4-5]。然而在结构初步设计时，往往不需要考虑过多的设计约束，通常只关心结构总体的应变水平或承载能力，以一定的手段对结构进行快速优化，进而得到较为合理的初始设计是大多数工程师追求的目标。

本文针对考虑强度约束的复合材料机翼就结构铺层厚度、铺层比例快速设计，提出工程准则优化方法，该方法采用“设计区-关键元”思想，以铺层总厚度为设计变量，采用考虑拉弯耦合的铺层比例控制方法，实现对铺层厚度、比例的优化设计，该方法的求解效率不受变量规模限制，其以准则的满足代替复杂的变量敏度求解或繁琐的样本空间构造，该方法对于初步设计阶段快速获得初始结构参数具有一定的参考价值。……