复合材料翼面结构布局优化设计方法研究的任务书.docx

复合材料翼面结构布局优化设计方法研究的任务书
任务书
一、研究背景
随着飞机的发展，翼面结构布局的优化成为了提高飞行性能、降低翼面结构重量和优化飞机构型的关键技术之一。传统的金属翼面结构设计具有质量大、振动容易引起疲劳裂纹等问题，而复合材料材料具有密度更小、强度更高、抗疲劳性及腐蚀性能优越等特点。因此，将复合材料应用于翼面结构设计，可以更加有效地提高飞机的安全性、经济性和环保性。但复合材料材料的特殊性质，也带来了新的挑战和复杂性，因此复合材料翼面结构布局优化设计成为当前研究的重点之一。
二、研究目标
本研究旨在对复合材料翼面结构布局优化设计方法进行研究，建立基于复合材料的翼面结构布局设计模型，以实现以下目标：
1.掌握复合材料翼面结构设计的基本原理和优化方法；
2.建立基于复合材料的翼面结构布局设计模型；
3.研究基于最小重量设计的复合材料翼面结构布局优化方法；
4.验证复合材料翼面结构布局优化设计方法的可行性和有效性。
三、研究内容
（一）复合材料翼面结构设计原理
1.复合材料的材料特性及应用现状；
2.复合材料翼面结构的结构设计原理；
3.复合材料翼面结构设计的限制条件。
（二）基于复合材料的翼面结构布局设计模型建立
1.翼面结构设计变量的选择；
2.建立基于复合材料的翼面结构布局设计模型；
3.翼面结构布局优化设计的基本流程。
（三）基于最小重量设计的复合材料翼面结构布局优化方法
1.基于最小重量设计的优化模型建立；
2.基于带约束的最小重量优化算法研究；
3.优化结果的分析与验证。
（四）方法验证与应用
1.设计实例介绍；
2.优化方法在实例中的应用；
3.对优化结果的分析和评价。
四、研究方案
（一）研究方法
本研究主要采用文献调研、理论分析和实验验证相结合的研究方法，具体包括：
1.阅读相关文献并进行综合分析，掌握复合材料翼面结构设计的基本原理和优化方法；
2.基于以上分析，建立基于复合材料的翼面结构布局设计模型；
3.基于最小重量设计原则建立复合材料翼面结构布局优化模型，并研究带约束的最小重量优化算法；
4.对优化结果进行分析，验证设计方法的可行性和有效性。
（二）研究计划
本研究计划分为以下几个阶段：
1.月份：阅读相关文献并进行综合分析，掌握复合材料翼面结构设计的基本原理和优化方法；
2.月份：基于以上分析，建立基于复合材料的翼面结构布局设计模型；
3.月份：基于最小重量设计原则建立复合材料翼面结构布局优化模型，并研究带约束的最小重量优化算法；
4.月份：对优化结果进行分析，验证设计方法的可行性和有效性。
五、研究成果
本研究的主要成果包括：
1.理论分析，掌握复合材料翼面结构设计的基本原理和优化方法；
2.建立基于复合材料的翼面结构布局设计模型；
3.研究基于最小重量设计的复合材料翼面结构布局优化方法，建立带约束的最小重量优化算法；
4.在设计实例中，应用所提出的设计方法，对优化结果进行分析和评价。
六、研究意义
本研究的结果将具有以下意义：
1.掌握复合材料翼面结构设计的基本原理和优化方法；
2.提出基于复合材料的翼面结构布局设计模型，为复合材料翼面结构设计提供优化的方法；
3.建立基于最小重量设计原则的复合材料翼面结构布局优化方法，提高翼面结构的轻量化水平；
4.在设计实例中，实现了所提出的优化方法，为复合材料翼面结构设计提供了有力支持和验证。
七、参考文献
1.SongY,SunC,LvY,etal.Multi-ObjectiveOptimizationofMulti-CellRib-StiffenedCompositePanelswithSurrogateModelsandDifferentialEvolutionaryAlgorithm[J].Materials,2016,9(8):678.
2.刘峰,卫泰和,周森,等.复合材料肋骨肋帽尺寸优化设计[J].南京师范大学学报(工程技术版),2014,14(2):64-73.
3.肖四荣,邱汉堂,陈骦.应用力学[M].北京:清华大学出版社,2004.
4.张凤生,刘霞,吕永江.纤维增强复合材料的力学行为及其有限元分析[M].北京:机械工业出版社,2009.
5.王兆宏,申勇,黄涥,等.多孔复合材料在翼型中的应用研究[J].航空学报,2015,36(6):2002-2009.