摘要：实现了基于几何因子的复合材料层合板建模,解决了几何因子与Natran的参数输入问题,并根据工艺约束中的最小铺层比例对几何因子可行空间进行了推导补充。在此基础上,提出了一种基于几何因子和Nastran的复合材料气动弹性剪裁优化设计方法。首先以总厚度和几何因子作为设计变量以及以Nastran作为求解器,以强度、刚度、颤振和发散速度以及几何因子相关性约束作为约束条件进行结构寻优,得到最优的铺层总厚度和几何因子。其次,以最优几何因子作为目标,进行铺层结构逆问题求解,约束条件为复合材料铺层工艺约束。因几何因子为铺层厚度和铺层顺序的表达式,与传统的多级优化相比,以几何因子作为设计变量可以避免铺层厚度和铺层顺序的解耦,进而获得更大的设计空间,且得到的铺层结构可以满足工艺约束。最后,对一矩形悬臂复合材料层合板进行剪裁设计,使得铺层结构满足气动弹性约束且质量最小。结果显示,运用该优化方法可以得到质量更小且满足工艺约束的铺层结构。

摘要：本文综合介绍了当前复合材料的飞机结构在气动弹性剪裁方面的概况及其理论基础。着重阐述了气动弹性剪裁的机理,即气动弹性剪裁赖以实现的基本原理。并且通过一系列曲线展示了由此产生的对飞机性能的影响.当引起的影响有益时,就表明了气动弹性剪裁的性能效益。

摘要：为提升风力机叶片结构稳定性,改善叶片局部屈曲现象,研究铺层参数对叶片结构稳定性的影响。建立1.5 MW风力机叶片的三维模型和铺层结构,并与实验值对比验证模型的质量和固有频率的准确度。借助CFD计算获得叶片表面的分布压力,以此为载荷对不同铺层角度叶片进行稳定性分析。计算结果表明:叶片在额定风速载荷下不会发生屈曲,满足设计要求;叶片后缘区结构设计较薄弱,局部屈曲主要出现在该区域;增加叶片尾缘铺层角度,保持主梁铺层角度不变,能提高叶片整体稳定性。

摘要：随着对燃油效率和先进气动、结构的关注,复合材料在飞行器结构设计中得到越来越多的应用.在复合材料气动弹性剪裁设计过程中,为了满足气动弹性要求,需要反复对复合材料结构参数进行修改,不可避免地需要重新构建气动弹性剪裁模型,气动弹性剪裁模型重建和气动弹性性能评估过程会耗费大量时间和人力,尤其在跨音速区域,这些都大大增加了飞行器设计的时间和人工成本.为了发展更高效复合材料机翼气动弹性剪裁方法,本文从提高气动弹性性能评估过程效率入手,基于结构动力重分析法提出了一种面向跨音速气动弹性剪裁的颤振时域自动化预估方法.采用改进Agard 445.6复合材料机翼为模型对本文所提出方法的有效性和精度进行了验证.仿真结果表明本文所提出的自动化气动弹性性能预估方法可以以较高的精度对气动弹性剪裁过程所必须的结构气动弹性响应进行预估,尤其可以避免大量的人工手动修改气动弹性模型的过程,这大大提高了跨音速复合材料机翼气动弹性剪裁自动化程度和设计效率.

摘要：进行了一种用解析方法求气动弹性剪裁中的结构响应值敏度的研究。推导了结构的气动弹性响应(位移 ,振动形态和频率 ,静气动弹性效率和发散 ,颤振 )对设计变量导数的封闭解析表达式。设计变量可包含复合材料结构的铺层方向角。广义气动力导数计及正交振动形态导数的影响。经实例验算 ,所求得的敏度 ,与差分法相比 ,数值上吻合得很好。此方法已成功地应用于

摘要：为分析弯扭耦合叶片的力学性能,基于三维建模软件NX二次开发建立NREL 5 MW风力机叶片壳体模型,进一步对叶片进行复合材料铺层设计,通过镜像偏置主梁纤维实现叶片气动弹性剪裁,采用CFD方法计算叶片表面压力分布,结合有限元方法对其进行模态、静力学及屈曲计算,以研究主梁偏置角度对弯扭耦合叶片力学性能的影响。结果表明:当主梁偏置角度较小时,弯扭耦合叶片表面最大应力小于传统叶片,其中以偏置角度为-15°时效果最佳,表面最大应力降幅最高为14.78%;相比传统叶片,弯扭耦合叶片各阶固有频率及屈曲因子均有所降低,且正向与反向偏置同角度的叶片固有频率和屈曲因子下降量较接近,主梁偏轴镜像铺设对叶片挥舞振动影响较大;主梁偏置角度对叶片抗屈曲能力产生一定影响,叶片临界屈曲载荷最大降幅约为78%;应重点关注弯扭耦合叶片固有频率及屈曲因子,以避免叶片固有频率与激励频率接近而产生共振,必要时可优化铺层结构以提高叶片抗屈曲能力。

摘要：本文首先简要阐述了气动弹性剪裁的起源及其在飞机设计中的应用;然后根据气动弹性剪裁在风力机叶片中的应用目的,着重综述了气动弹性剪裁在风力机叶片的性能、成本、结构设计和制造工艺几个方面的最新研究进展;最后,本文对气动弹性剪裁在风力机叶片中的研究进展进行了总结并展望了其在风力机叶片中的应用前景。

摘要：研究了铺层厚度、铺层比例、铺层主方向角和厚度多项式对机翼气动弹性性能的影响，利用COMPASS分别对复合材料直机翼、三角翼和前掠翼3种机翼布局进行了位移、频率、发散和颤振速度约束下的气动弹性剪裁设计，获得了不同铺层参数下的优化设计结果。算例计算结果表明，采用多种设计形式能够充分挖掘复合材料使用的潜力，有效地改善机翼的气动弹性性能。

摘要：以naca2412翼型展弦比为9.6的后掠翼变刚度复合材料机翼为研究对象,通过改变上抛物线、下抛物线、正弦和线性变化4种铺放轨迹的纤维路径铺放角度,来实现三维机翼的气动弹性剪裁优化设计。利用NASTRAN软件对4种路径的任意初始铺层角度进行颤振速度计算;在ISight软件平台上利用多岛遗传算法,在铺层数量不变条件下,以纤维形状参数为设计变量、颤振速度为目标函数进行优化设计计算。结果表明,通过优化后的4种铺放路径均能较大地提升机翼的颤振速度,与直纤维相比,颤振速度由30m/s提高到41m/s。该方法可为基于变刚度复合材料的机翼设计提供参考。

摘要：以COMPASS为平台研究了蒙皮铺层主方向角对机翼气动弹性的影响,以及采用不同形式的多项式函数表示蒙皮厚度的方法,分析了设计变量的敏度计算方法,并运用优化的方法对两个复材机翼结构进行了位移、频率、发散和颤振速度约束下的剪裁设计,获得了结构响应与主方向角的变化曲线和机翼表面的厚度分布等高线。研究结果表明本方法拓宽了复材机翼的设计手段,具有广阔的应用前景。