基于响应面法和拓扑优化的四旋翼无人机机架结构优化研究

机架是四旋翼无人机的重要支撑结构,机架结构的强度和刚度直接影响飞行安全,机架结构的轻量化是实现无人机长续航、高效率的关键,机架结构的振动稳定性也是设计的重要考虑因素。基于响应面法和拓扑优化方法,对某型民用无人机机架结构进行了优化设计研究。首先建立数学模型,将优化问题转化为机架结构的质量和强度的双目标优化问题,采用响应面法对机架结构参数进行重新设计,寻找最优参数组合,再通过拓扑优化方法,在保证结构强度的同时,对新机架进行减重设计,最后,经优化设计后的新机架减重56.2%,并且结构材料分布合理,结构位移量小且各阶模态均不会发生共振,满足设计要求。