飞机装配型架框架式骨架刚度分析

论文摘要

飞机装配型架是飞机装配过程中对零组件进行夹紧定位的工艺装备,型架的刚度是保证飞机装配质量的重要指标之一。目前,型架设计过程中的CAE没有被很好地采用,大多凭借经验修改设计,进行校核,很难保证型架足够刚度的同时,又具有良好的结构尺寸。本文针对飞机装配型架的特点,采用CAE分析工具和优化技术,进行了如下研究:1)本文采用杆件结构的有限元法,针对型架结构的特点,研究了飞机装配型架结构离散为杆件结构的一般原则和方法,同时结合参数化设计技术,对装配型架系列产品刚度分析提出了参数化的型架有限元分析方法,提高了有限元建模速度和分析效率。2)研究了结构优化技术,结合现有的通用分析软件,提出混合优化算法对装配型架总体尺寸和截面尺寸进行优化设计,从而实现了型架结构尺寸的优化。3)在MSC.Patran平台下开发了基于流程的型架分析功能模块,功能模块内容包括几何建模、网格划分、力系与约束的加载、优化分析、后处理等。并给出了工程算例,验证了CAE和优化功能的有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 课题来源与研究意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 CAE 技术的发展现状
• 1.3.2 装配型架CAE 的研究
• 1.3.3 结构形状优化技术的发展
• 1.3.3.1 结构优化技术的发展
• 1.3.3.2 结构形状优化技术的发展
• 1.3.3.3 结构形状优化软件的现状
• 1.4 论文研究内容与章节安排
• 1.5 本章小结
• 第二章 杆件结构有限元方法与开发平台简介
• 2.1 杆件结构有限元方法
• 2.1.1 杆件结构离散化的一些要点
• 2.1.2 杆件结构有限元的计算步骤
• 2.2 MSC.Nastran、MSC.Patran 软件简介
• 2.3 MSC.Patran 二次开发
• 2.3.1 PCL 语言
• 2.3.2 程序的编写和函数的调用
• 2.4 本章小结
• 第三章 型架结构离散化模型的建立
• 3.1 型架结构体的离散化
• 3.2 作用于型架结构上力系的离散化
• 3.3 型架边界条件的离散化
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于 MSC.Patran 的装配型架分析技术
• 4.1 型架分析的设计总流程
• 4.2 型架分析界面（窗口、菜单等）的设计
• 4.3 材料库、梁截面库的设计
• 4.4 参数化的型架有限元分析方法
• 4.4.1 参数化设计的相关概念
• 4.4.2 参数化研究现状
• 4.4.3 型架参数化有限元法的实现
• 4.4.4 文件的定义
• 4.4.5 特征参数的定义与赋值方法
• 4.5 本章小结
• 第五章 型架结构总体尺寸与截面尺寸组合优化
• 5.1 概述
• 5.2 一般优化问题的实施过程及相应的数学模型
• 5.3 混合优化算法的构成
• 5.3.1 改进的复合形法
• 5.3.1.1 基本复合形法的原理简介
• 5.3.1.2 复合形法的改进
• 5.3.2 MSC. Nastran 的优化方法—修正的可行方向法
• 5.4 基于混合算法的装配型架结构优化设计
• 5.4.1 总体尺寸和截面尺寸优化设计问题描述
• 5.4.2 混合算法在型架优化设计中的实现
• 5.4.3 用户程序与MSC.Nastran 进行数据交换
• 5.5 算例
• 5.6 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 攻读硕士学位期间参加的主要科研工作