一种微桁架结构承载和热防护结构的多目标优化方法

标题：一种微桁架结构承载和热防护结构的多目标优化方法

摘要：本发明公开了一种微桁架结构承载和热防护结构的多目标优化方法，属于航空飞行器总体设计及多功能结构材料设计领域。本发明通过在微桁架夹芯结构中引入流道，并通过传热、传力耦合计算，实现温度及应力的多目标优化，最终设计满足设计工艺及设计边界的最轻前缘结构。本发明充分考虑实际工况下热力耦合问题，引入温度对强度影响，并考虑加工工艺边界条件，通过优化算法实现结构优化设计；该方法简单有效，可以通过较小的计算量实现优化设计，大大减少试验试错带来的时间和费用。

申请号：CN201711211047.2

申请日：2017/11/28

申请人：北京航空航天大学; 中国航空工业集团公司; 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所

首项权利要求：1.一种微桁架结构承载和热防护结构的多目标优化方法，其特征在于：具体步骤如下，
(1)根据结构工况设计初始微桁架拓扑结构及结构优化前基本形状的周期性单胞；
(2)通过有限元模型计算设计温度下流道的壁面与流体之间的传热系数；
(3)在有限元软件中建立微桁架夹芯结构传热分析几何模型，并根据微桁架和壁面的形状特征给所述的传热分析几何模型划分网格；
(4)根据工况特征赋予传热分析几何模型相应温度边界条件，设置微桁架材料传热属性；所述的材料传热属性包括微桁架材料的传热系数和比热容；
(5)在有限元软件中建立微桁架夹芯结构应力分析几何模型，设置微桁架材料相应的材料属性；所述的材料属性包括微桁架材料钛合金的塑性和热膨胀率；
(6)根据工况特征赋予应力分析几何模型相应边界约束条件，将传热分析最终温度场作为应力分析初始温度分布输入；
(7)建立优化模型，通过修改输入文件参数实现参数化建模，分别进行传热分析和应力分析，计算边界约束和目标值，通过优化软件进行优化。

专利类型：发明申请