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机翼结构/材料多尺度气动弹性优化方法、装置及介质
摘要文本
本发明公开一种机翼结构/材料多尺度气动弹性优化方法、装置及介质,在真实气动载荷下,采用优化的方法高效且精准的设计出机翼的结构/材料拓扑。对于优化问题中的边界条件,施加了真实的弹性气动力。基于线化气动力势流理论计算刚性气动力,通过求解静气动弹性响应方程计算弹性气动力。其中,响应方程采用有限元方法求解。对于宏微观拓扑结构采用参数化水平集方法描述,根据均匀化方法计算微结构材料的等效弹性矩阵,结合宏观结构拓扑得到刚度矩阵。优化问题中的敏度计算由数值方法获得,并采用最优准则法对设计变量进行迭代,从而实现机翼宏观和微结构材料拓扑的并行设计。。更多数据:
申请人信息
- 申请人:北京航空航天大学
- 申请人地址:100191 北京市海淀区学院路37号
- 发明人: 北京航空航天大学
专利详细信息
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 专利名称 | 机翼结构/材料多尺度气动弹性优化方法、装置及介质 |
| 专利类型 | 发明申请 |
| 申请号 | CN202311474407.3 |
| 申请日 | 2023/11/7 |
| 公告号 | CN117454705A |
| 公开日 | 2024/1/26 |
| IPC主分类号 | G06F30/23 |
| 权利人 | 北京航空航天大学 |
| 发明人 | 王晓喆; 黎珂宇; 杨超; 万志强 |
| 地址 | 北京市海淀区学院路37号 |
专利主权项内容
1.一种机翼结构/材料多尺度气动弹性优化方法,其特征在于,所述方法包括:利用两个不同的水平集函数描述结构/材料的宏观以及微结构的拓扑;基于所述两个不同的水平集函数,引入两个径向基函数分别进行插值,得到宏观和微结构的参数化水平集函数;基于微结构的参数化水平集函数,获得微结构的拓扑形状,并计算微结构材料的等效力学属性;基于宏观结构的参数化水平集函数,获得宏观结构的拓扑形状,并结合等效弹性张量获得整体结构的有限元模型,计算出整体结构的刚度矩阵;基于有限元分析对当前有限元模型进行气动弹性分析,得到各结构结点位移;基于各结构结点位移,获得优化问题的目标函数以及约束条件;基于形状微分计算出优化问题中目标函数以及约束对设计变量的敏度;基于形状微分,采用最优准则法更新设计变量,改变结构/材料的拓扑形状;以更新的设计变量获得新的权重系数,更新结构/材料拓扑,在相邻两步结构/材料的柔顺度之间的差值小于等于用户指定的收敛阈值ε的情况下,以当前更新的结构/材料拓扑作为最优的结构/材料拓扑形状。