基于MSC.PCL 的五心底结构形状优化

摘要

三心底结构是国防、航空、航天等领域经常采用的结构，其旋转母线是由三段弧线组成的，对应着三个圆心，故得名三心底。三心底结构可调整的参数变量少，优化潜力小，本文根据三心底的形状推广出了五心底，增加可调整的参数变量，然后对其进行优化。将响应面方法和模型参数化相结合，建立了以结构重量为目标、以结构强度为约束的形状优化模型。根据结构形状选取独立的设计变量，推导结构重量的解析表达式和结构重量对设计变量的一阶导数，将结构重量进行一阶泰勒展开，采用响应面方法将结构最大应力拟合为一次的函数表达式，建立形状优化的线性规划模型。通过PCL（Patran Command language）语言编写函数，用于建立分析模型，并将跟设计变量有关的数值参数化，在迭代过程中不断对结构进行调整，最后得到最优设计。数值结果表明，该方法具有很强的灵活性，适用范围较广，优化结果具有一定的稳定性和准确性。