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空天防御  2021, Vol. 4 Issue (2): 7-12    
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基于自适应成长法的舵面结构动力学拓扑优化设计方法研究
郑昌隆1, 丁晓红2, 沈洪1, 赵利娟3
1. 上海交通大学 机械与动力工程学院,上海 200240; 2. 上海理工大学 机械工程学院,上海 200093; 3. 上海云天联合发展有限公司,上海 201109
Dynamic Topology Optimization of Rudder Structure Based on Adaptive Growth Method
ZHENG Changlong1, DING Xiaohong2, SHEN Hong1, ZHAO Lijuan3
1. School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China; 2. School of Mechanical Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China; 3. Shanghai Yuntian United Development Co., Ltd., Shanghai 201109, China
全文: PDF(3808 KB)  
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 为实现舵面结构动力学性能提升及其轻量化,并实现骨架构型设计的快速高效,基于结构仿生拓扑优化设计的基本理论和方法,以舵面为研究对象,对蒙皮骨架舵面构型进行仿生拓扑优化设计研究。对优化前后舵面模型的计算结果表明,仿生拓扑优化可快速获得清晰的骨架构型,相比于初始舵面设计方案,优化所得骨架构型在使舵面结构一阶固有频率提升11%的同时,实现结构减重21.5%,验证了舵面骨架仿生拓扑优化设计的高效性。
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关键词 舵面拓扑优化仿生设计固有频率有限元法    
Abstract:The rudder structure has a significant influence on the dynamic performance of flying vehicles in hypersonic flight, and natural frequencies of the rudder structure is one of the most important evaluation indexes. Based on the basic theory and method of structural bionic topology optimization design, the bionic topology optimization design of rudder structure stiffened with stiffeners is studied. The results show that the bionic topology optimization can quickly obtain a clear skeleton layout. Compared with the initial rudder design scheme, the optimized skeleton layout can reduce the weight of the structure by 21.5% while increasing the first-order natural frequency of the rudder structure by 11%, which validates the efficiency of the bionic topology optimization design of the rudder skeleton design.
Key wordsrudder    topology optimization    bionic design    natural frequency    finite element method
收稿日期: 2020-09-01      出版日期: 2021-06-21
ZTFLH:  V211.47  
基金资助:上海航天先进技术联合研究基金(USCAST2019-1)
通讯作者: 沈洪(1981—),男,副教授,主要研究方向为先进制造技术与装备。     E-mail: sh_0320@sjtu.edu.cn
作者简介: 郑昌隆(1993—),男,博士研究生,主要研究方向为结构动力学。
引用本文:   
郑昌隆, 丁晓红, 沈洪, 赵利娟. 基于自适应成长法的舵面结构动力学拓扑优化设计方法研究[J]. 空天防御, 2021, 4(2): 7-12.
ZHENG Changlong, DING Xiaohong, SHEN Hong, ZHAO Lijuan. Dynamic Topology Optimization of Rudder Structure Based on Adaptive Growth Method. Air & Space Defense, 2021, 4(2): 7-12.
链接本文:  
https://www.qk.sjtu.edu.cn/ktfy/CN/      或      https://www.qk.sjtu.edu.cn/ktfy/CN/Y2021/V4/I2/7

参考文献
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