基于響應面法的風洞應變天平優(yōu)化設計.pdf

1、風洞是對飛機或其氣動模型進行氣動試驗的設備，其中的重要部件天平用于測量氣動模型承受的載荷。風洞天平的設計與校核對氣動試驗來說是一項重要而又煩瑣的工作。每次進行風洞實驗之前，都要設計滿足試驗要求的天平，并進行校核。應變天平的設計主要考慮天平的測量靈敏度、精度、準度，同時要保證天平有足夠的剛度和強度、還要考慮天平各分量的相互干擾以及天平加工性能等。 先前，設計人員往往采用材料力學的方法估算天平的變形和應力，費時費力且有局限性。為了提

2、高分析效率，本文探討用有限元方法分析天平的應力和應變等，并進一步探討天平優(yōu)化設計的方法。經(jīng)過研究，本文總結出基于響應面法的風洞天平優(yōu)化設計方法。 為了構造響應面，本文利用正交設計表L25(56)和L27(313)在天平設計空間安排試驗點，用參數(shù)化建模程序生成試驗點數(shù)據(jù)所確定的天平的有限元數(shù)據(jù)，用Msc.Nastran對每個試驗點天平進行有限元分析，對應力、應變、位移等分析結果進行收集、整理，用回歸分析得到響應量對設計變量的顯式關

3、系式。將這些關系式分別作為目標函數(shù)和約束函數(shù)，利用Matlab提供的優(yōu)化方法對天平進行優(yōu)化。 為了對天平進行參數(shù)化建模，本文提出了模板法和積木拼接法，模板法就是采用固定的參數(shù)生成有限元模型，然后用數(shù)學變換生成用戶所需要的設計變量定義的天平模型。積木拼接法就是將不同類型的天平劃分為若干段不同構件的組合。 為了提高天平有限元分析精度，提高天平參數(shù)化建模程序生成的有限元模型的質(zhì)量，本文研究了天平有限元網(wǎng)格生成及網(wǎng)格過渡技術。