【摘 要】
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面对国际市场的经济性要求和日益严苛的轻量化需求,复合材料凭借其独特的优势广泛应用于各领域。在航空航天领域中,复合材料逐渐替代传统的航空材料。连续纤维增强材料作为复合材料的一种,其可设计强,通过铺层优化可以充分发挥出材料的优势,进而达到减重增益的效果。然而纤维增强材料因其组分材料的各向异性和非均匀性等特点,会增加设计变量的离散性和铺层信息规模,提高了优化设计的难度。同时,在进行减重优化后可能会造成结
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面对国际市场的经济性要求和日益严苛的轻量化需求,复合材料凭借其独特的优势广泛应用于各领域。在航空航天领域中,复合材料逐渐替代传统的航空材料。连续纤维增强材料作为复合材料的一种,其可设计强,通过铺层优化可以充分发挥出材料的优势,进而达到减重增益的效果。然而纤维增强材料因其组分材料的各向异性和非均匀性等特点,会增加设计变量的离散性和铺层信息规模,提高了优化设计的难度。同时,在进行减重优化后可能会造成结构性能降低,提前出现损伤、裂纹及疲劳等现象。因此必须寻找一种既能使结构减重,又不会大幅度降低结构性能的优化方法。本文对轻型固定翼复合材料飞机结构进行了结构优化及仿真分析,主要研究内容如下:（1）根据飞机机身的设计要求,建立机身结构有限元模型,以复合材料层合板结构理论为基础结合Opti Struct优化设计软件,将结构的力学性能和整体质量作为优化目标,在静载和气密载荷工况下分别对机身主承力结构和机身蒙皮的铺层方式进行了优化。（2）采用CFD计算方法研究了飞机的气动特性,总结了飞机在亚音速小迎角的飞行环境下升力系数、阻力系数、升阻比与马赫数、迎角之间的变化规律。防止该固定翼飞机在减重后出现不良的气动问题,分析了飞机在纵向、横向和航向的静稳定性。（3）对固定翼整机进行了振动分析,飞机在航行时处于无约束状态,首先进行自由模态仿真,对其固有频率和振型进行分析,接着根据模态分析得到的结果,选取一定的扫频范围,分别模拟了飞机在集中力和压力载荷下的振动。
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