摘要：基于多组件结构系统整体式拓扑布局优化设计方法,研究了同时含有部件布局、组件布局、主结构框架构型和部件结构构型4类设计变量的复杂系统协同优化设计问题,是整体式拓扑布局优化设计面向复杂飞行器结构系统设计的拓展。采用多点约束(MPC)模拟组件、部件及支撑结构之间的刚性连接,采用有限包络圆方法(FCM)解决组件之间、组件与设计域边界之间的几何干涉问题。通过整体式拓扑布局的刚度优化设计,部件和组件均可以获得优化的布局位置,同时主结构框架构型和部件结构构型获得优化的结构样式,充分体现了整体式拓扑布局优化设计方法应用于复杂结构系统设计的能力。

摘要：多组件结构系统整体优化设计通过协同优化支撑结构拓扑构型和组件布局来使结构系统的位移响应最小。本文提出通过模态加速度法(MAM)求解多组件结构系统的位移响应,并以位移响应值最小作为优化目标;引入多点约束(MPC)方法模拟组件与设计域间的铆钉或螺栓连接形式;采用有限包络圆法(FCM)来避免组件之间及组件与设计域边界产生干涉。建立了多组件结构系统整体优化问题的数学模型,并对动响应目标函数关于设计变量的灵敏度进行了推导。最后,通过几个算例验证了整体优化方法在简谐力激励下求解问题的可行性及其在实际问题中的有效性。

摘要：智能结构集智能材料与传统材料于一体,能够实现结构的主动控制,在航空航天等领域具有巨大的应用潜力.由于其系统复杂且具有多场耦合效应,智能结构的整体式优化设计方法成为结构控制技术研究的关键之一.为了提高压电智能结构的整体性能和变形精度,提出了同时考虑压电驱动器布局(分布位置及角度)和基体结构拓扑构型的协同优化设计新方法.采用多点约束方法 (multi-point constraints,MPC)建立压电驱动器和基体结构的连接,定义一种与测量点目标位移相关的权重函数,以实现结构的精确变形控制.通过协同优化设计,压电驱动器可以获得最优的分布位置及角度,同时基体结构获得最优的拓扑构型,从而提升了压电智能结构系统的整体驱动性能和变形精度.通过进一步分析,研究了精确变形、体分比约束与结构优化构型和整体刚度的关系,以及优化结果中可能存在的传力路径畸变现象.数值算例的设计结果表明,采用协同优化设计方法,能够扩大结构的寻优空间,有效减小变形误差,实现压电智能结构的精确变形控制.

摘要：在复合材料风力机叶片有限元模型的基础上,给出一种新型的分布力函数加载方法,沿叶片展向将各截面的挥舞集中力和摆振集中力转化为叶片展长不同位置的分布力函数,同时考虑翼型的压力分布特性将弦向的单点集中力转化为分布力函数,从而将叶片展向分布力和弦向分布力加载于叶片有限元模型的外壳轮廓面上。通过有限元分析分布力函数加载方式下的叶片挠度、静强度和稳定性,与叶片各截面的集中力载荷通过多点约束的加载方式作用于叶片节点上的结构特性相比较,结果表明,采用分布力函数表达式加载能真实模拟叶片的受力特性,为叶片结构设计和结构校核提供了一种新的加载方法。

摘要：为了得到风力发电机组机舱底座的强度、刚度校核与优化设计的有效分析方法,应用ANSYS有限元分析软件对风力发电机组机舱底座强度和动力特性进行分析.研究了风力机机舱底座结构有限元分析中的关键技术处理问题,即网格划分、外载荷处理、边界约束处理及计算技巧.分析了750 kW风力机机舱底座的静强度和固有频率与振型,根据计算结果进行了强度校核,满足了材料的强度要求,得出了底座前10阶固有频率和对应的模态,并根据计算变形与模态形状,提出了对底座结构进行优化的建议.

摘要：基于ANSYS软件,建立了某无人机隔框的三维有限元模型,应用多点约束模拟框体受力,计算得到了前、后隔框的应力分布,确定了隔框的危险部位;然后把有限元分析的应力值与实验测量值比较,两者吻合较好,验证了有限元分析模型的正确性。根据此模型和分析结果优化前、后隔框结构,指导隔框设计,使应力分布尽量均匀、合理,对减轻该无人机质量,提高飞机性能,避免连接区域强度不足,具有重要意义。

摘要：建立了某无人机主翼梁的三维有限元模型,应用多点约束模拟主翼梁外梁和中梁的连接,基于ANSYS软件,计算得到主翼梁应力分布和变形量,并与试验结果进行对比,吻合较好;分析结果表明:主翼梁强度满足设计要求,最大应力位于外梁和中梁的对接区周围,并且在此区域存在一个高应力梯度区域,该分析结果为机翼及主翼梁的优化设计提供了理论依据;这种有限元分析与试验验证相结合的思路,可为无人机(UAV)其他结构分析提供借鉴。

摘要：吊臂是由基本臂和伸缩臂组成的正面吊运车的关键部件。文章用Pro/Engineering进行几何建模;采用滑移面MPC多点约束技术建立了吊臂结构的Patran有限元分析模型,考虑4种典型位置和4种载荷共16种组合工况以及吊具和集装箱的动载系数、臂架自身的冲击系数等,用Nastran求解器进行了有限元分析,得到了基本臂和伸缩臂的应力与位移变形云图、应力集中处的应力,基本臂回转支座与车架铰接处、俯仰油缸与臂架铰接处的约束反力,以及俯仰油缸与伸缩油缸的受力,在满足相应国标的情况下获得了最优设计。

摘要：采用PATRAN建立了某型飞机座舱盖有限元模型,用多点约束模拟玻璃边缘与骨架及弧框之间的软连接。通过NASTRAN计算后得到座舱盖有机玻璃上的应力分布,确定了座舱盖的危险部位,并通过了试验验证。

摘要：利用大型有限元通用软件ANSYS对8000HP近海三用工作船的关键设备：锚及其基座支撑结构进行了直接计算分析，并提出结构改进方案，在满足CCS（（钢质海船入籍规范》（2009）的情况下，提出更优化的结构布置方案。