基于杆索基结构的三维柔性变形机翼结构拓扑优化设计

摘要

为了模仿鸟类的飞行,利用杆索柔性机构的杆变形特性和柔性索为驱动,采用结构优化方法设计三维展向变形机翼,使其在各种飞行状态下都能保持最优气动性能.本文参考美国国家宇航局(NASA)的超椭圆形变弯度机翼(HECS)模型,进行了柔性机翼的建模,应用空间刚架元和索单元划分网格,采用遗传算法进行其结构优化.在优化过程中考虑了结构的刚性要求,引入了刚度约束条件.并通过实例进行了方法验证分析.优化结果表明:杆索空间结构的变形机翼既能满足展向最大变形要求,又能满足机翼承受外载荷所需的结构刚性要求.此外,通过Matlab和Ansys的结合使本优化求解程序更通用化.