航空发动机轮盘参数化结构优化

为降低航空发动机轮盘的质量,提高发动机推质比,对发动机转子轮盘进行参数化结构优化设计.研究辐板不同高度处厚度与轮盘径向破裂裕度的关系,以简化轮盘辐板优化方法.以周向破裂转速裕度为约束条件,体积最小为优化目标函数,利用Isight软件和有限元数值模拟方法研究轮盘盘心优化方法,并通过算例计算验证其正确性.结果表明：在满足约束条件的基础上,轮盘体积减小8.66%,最大等效应力减少10.4%.该方法可为航空发动机轮盘轻量化开发提供参考.     

基于OptiStruct的望远镜主框架拓扑优化设计

针对某航空望远镜主结构的重量过高的问题,提出了对航空相机望远镜主框架进行拓扑优化设计的方法.基于拓扑优化理论,在重力过载的工况下对望远镜主框架拓扑优化,以整个框架作为设计变量,以框架的体积分数和固有频率作为约束条件,选结构的柔度最小化为目标函数,建立拓扑优化模型.采用MSC.PATRAN/NASTRAN软件对航空望远镜拓扑优化结果进行仿真,分析结果表明,结构的重量减少了77%,结构静态刚度提高,动态刚度符合要求,温度变化环境下光学成像条件改善.     

无槽永磁无刷直流电机的优化设计模型研究

无槽永磁无刷直流电机的设计需要考虑损耗、体积、成本等众多的因素.这些因素组合在一起形成最优,是一个包含多变量和多约束的多目标优化问题.传统的优化设计过程一味地追求电机尺寸和能耗最优,忽略了电机的速度要求,一旦考虑速度最优,寻优函数会由于速度和体积、能耗等约束目标之间缺少固定联系,造成模型不收敛,以至当前的设计模型存在较大缺陷.提出多目标粒子群算法对表贴式无槽永磁无刷直流电机进行优化设计模型的优化.首先建立了电机的特性与几何尺寸之间的关系表达式.选取损耗、体积、成本之和最小为目标函数,加入了电压、转矩、速度和其它限制条件作为优化问题的约束条件.利用粒子群对差异多目标优化寻优的处理能力,完成差异目标下的模型优化.仿真以一款电机为例进行了优化设计,说明分析模型和优化方法的过程.优化结果表明,改进的优化方法使电机的效率增加到96％,同时成本减少20％.     

航空增压离心泵内流场性能数值研究

研究航空发动机燃油泵优化设计问题,为了提高高转速、大增压条件下航空燃油增压离心泵的性能,根据内流场性能给出了一种航空增压离心泵的设计方法。首先对离心泵的主要结构参数进行设计,然后建立内流场仿真前所需的控制方程,进而采用UG建立离心泵的三维模型,并采用ICEM软件对离心泵的过流部件进行网格划分;最后通过fluent对所设计的离心泵进行了内流场数值仿真分析。仿真计算数据表明,所设计的增压离心泵性能满足设计指标,可以达到预期设计目标。     

水下高速摄像系统密封舱的优化设计

为了实现水下高速摄像系统密封舱的轻量化,本文深入分析了该结构的几何特性和受力情况,对该结构进行了合理简化,采用ANSYS有限元软件对该结构的受力进行了仿真分析,对其结构尺寸进行了优化设计.结果表明圆筒壁厚和端板厚度分别为4.05mm和23.66mm时,密封舱重量最轻.本文还提出了一种利用优化设计确定单元尺寸的方法,并利用该方法检验仿真结果的可靠性.解决了有限元仿真时单元尺寸不易确定的问题.该方法对结构设计具有重要的指导意义.     

基于拓扑优化的中央空调模块机机架结构设计

为提高中央空调模块机的整体性能和品质,对模块机机架的结构框架进行最优化设计.基于拓扑优化方法,利用HyperWorks建立有限元模型并施加载荷和边界条件;以节点位移为约束条件,以模型体积最小化为目标函数,对模块机机架进行分析和结构优化.结果表明,拓扑优化方法可以获得较优的结构模型,可以改善结构的力学性能,减轻产品质量和降低制造成本.     

基于光滑变形隐式曲线的模型重构、应力分析与优化设计一体化方法

为克服传统计算机辅助结构优化设计方法中几何建模、力学性能分析和优化设计3个阶段相互割裂和模型转换耗时费力的不足,提出一种基于光滑变形隐式曲线的一体化优化设计方法.首先借鉴扩展超二次曲线的构建思想,定义一种参数少且变形能力强的隐式光滑曲线,并结合R函数对待优化结构进行模型重构;然后利用有限胞元分析方法,在固定网格下对所重构的隐式模型进行高精度应力分析;最后建立起包含von Mises应力约束的以体积最小化为目标的结构优化模型,并推导出相应的灵敏度解析计算公式.通过对典型支架结构实施模型重构、应力分析和优化设计,验证了文中方法的有效性.     

折叠式夹层结构压皱性能数值仿真

为研究网格尺寸、加载速率及仿真试件的单元数和单元长度等对夹层板压皱性能的影响,用Abaqus对U-I形折叠式夹层板的压皱性能进行数值仿真,提出精度高、效率高的数值仿真模型化技术,分析不同变形模式和夹层结构尺寸对压皱性能的影响.结果表明:变形模式是决定夹层板压皱性能的关键因素;不同的结构参数组合会形成不同的变形模式,进而影响结构的压皱载荷和吸能特性;存在较优的夹芯壁厚、高度、间距和夹角的尺寸组合使夹层结构的吸能效率较优.     

基于变密度法的飞行器升力面结构多目标拓扑优化设计

为研究权衡结构刚度与低阶振动频率的飞行器升力面最优结构设计,提出两种多目标拓扑优化方案（约束法、结合约束法与评价函数法）.基于变密度方法,在约束法方案中将多目标优化转化为设定参考点位移约束和低阶振动频率约束下,求解结构质量最小化的优化问题.在结合约束法与评价函数法方案中,定义组合柔度指数为评价函数（结构柔度与振动频率的函数）,将多目标优化转化为设定低阶振动频率约束和体积分数约束下,求解结构最小组合柔度指数的优化问题.结果表明两种方案的优化结果具有一定的相似性,各有所长.优化设计不仅减轻了升力面结构重量,而且提高了结构的一、二阶振动频率.     

基于SIMULINK的非线性优化PID控制

提出了利用MATLAB优化控制工具箱与优化函数相结合对非线性系统PID控制器进行优化设计的方法,同时建立了基于MATLAB/SIMULINK的非线性系统仿真图.通过仿真试验,验证了该参数优化设计方法不仅方便快捷,而且使系统具有较好的控制精度和稳定性,可使系统的性能有所提高.