(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210726425.5 (22)申请日 2022.06.23 (71)申请人 西北工业大 学 地址 710072 陕西省西安市友谊西路127号 (72)发明人 昌敏　唐林凯　金朋　汪辉　 白俊强　 (74)专利代理 机构 西安匠星互智知识产权代理 有限公司 612 91 专利代理师 陈星 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 30/28(2020.01) B64F 5/00(2017.01) G06F 113/08(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种联结翼布局飞机结构刚度协调设计方 法 (57)摘要 本发明提出一种联结翼布局飞机结构刚度 协调设计方法， 采用分段二次函数描述前后翼的 弯曲/扭转刚度曲线， 利用梯度法对刚度曲线表 征参数进行快速寻优， 进而基于进化算法进行结 构构型和尺 寸确定。 本优化方法中第一级设计变 量少， 第二级 为纯数值计算， 优化周期短， 可快速 得到具有刚度协调特性的联结翼布局飞机最优 初始结构方案 。 权利要求书2页 说明书6页 附图4页 CN 115146377 A 2022.10.04 CN 115146377 A 1.一种联 结翼布局飞机结构刚度协调设计方法， 其特 征在于： 包括以下步骤： 步骤1： 进行联结翼布局飞机结构有限元建模； 其中前翼以及后翼的弯曲刚度曲线和扭 转刚度曲线采用分段二次函数拟合； 步骤2： 将设定的气动载荷和惯性载荷施加到步骤1建立的有限元模型节点上； 步骤3： 以前翼以及后翼的刚度描述参数为设计变量， 以全机位移和扭转角最小为设计 目标， 进行优化设计， 得到最优的前翼以及后翼的弯曲刚度曲线和扭转刚度曲线； 步骤4： 以步骤3得到的最优的前翼以及后翼的弯曲刚度曲线和扭转刚度曲线为设计目 标， 以前翼以及后翼主梁结构型式和主梁结构尺寸为设计变量， 以设定的结构尺寸和重量 为约束条件， 进行优化设计， 得到最优的前翼以及后翼主梁结构型式和结构尺寸。 2.根据权利要求1所述一种联结翼布局飞机结构刚度协调设计方法， 其特征在于： 步骤 1中， 联结翼布局飞机结构有限元建模包括： 前翼以及后翼的主梁采用工字型悬臂梁模型， 翼肋剖面采用集中质量 点和梁模型建模， 得到全机的梁氏鱼刺结构模型。 3.根据权利要求1或2所述一种联结翼布局飞机结构刚度协调设计方法， 其特征在于： 步骤1中， 前翼以及后翼的弯曲刚度曲线和扭转刚度曲线表示 为： 其中EI表示前翼或后翼的弯曲刚度， GJ表示前翼或后翼的扭转刚度， EIroot， GJroot和 xroot分别表示前翼或后翼根部剖面的弯曲刚度、 扭转刚度和展向站位， EItip， GJtip和xtip分 别表示前翼 或后翼尖部剖面的弯曲刚度、 扭转刚度和展向站位， EIextreme和xEI,extreme分别表 示前翼或后翼弯曲刚度极值剖面的弯曲刚度和展向站位， GJextreme和xGJ,extreme分别表示前翼 或后翼扭转刚度极值剖面的扭转刚度和展向站位。 4.根据权利要求1所述一种联结翼布局飞机结构刚度协调设计方法， 其特征在于： 步骤 2中， 采用“三点挑”方法、“多点挑”方法、 样条插值方法或代理模型方法实现将气动载荷施 加到有限元模型节点上。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115146377 A 25.根据权利要求4所述一种联结翼布局飞机结构刚度协调设计方法， 其特征在于： 步骤 2中， 将气动载荷施加到有限元模型节点过程中， 采用基于更新拉格朗日法的三维梁单元分 析的CR列式算法， 运用最小势能原理进行求 解， 计算结构变形， 进 而获得单元内力。 6.根据权利要求1所述一种联结翼布局飞机结构刚度协调设计方法， 其特征在于： 步骤 3中， 作为设计变量的前翼以及后翼的刚度描述参数包括部件的构件刚度、 截面刚度、 应变 能密度和结构等效刚度。 7.根据权利要求1所述一种联结翼布局飞机结构刚度协调设计方法， 其特征在于： 步骤 3中， 采用基于梯度信息进行寻优的优化算法进 行优化设计， 所述基于梯度信息进 行寻优的 优化算法包括可 行方向法或序列二次规划方法。 8.根据权利要求1所述一种联结翼布局飞机结构刚度协调设计方法， 其特征在于： 步骤 4中， 作为设计变量的主梁结构型式包括圆管梁、 箱型梁； 当采用圆管梁作为主梁结构型式 时， 主梁结构尺寸设计变量为外径和壁厚； 当采用箱型梁作为主梁结构型式时， 主梁结构尺 寸设计变量为宽度、 高度、 腹板厚度以及缘板厚度。 9.根据权利要求1所述一种联结翼布局飞机结构刚度协调设计方法， 其特征在于： 步骤 4中， 采用进化 算法进行优化设计， 所述进化 算法包括遗传算法、 粒子群算法或鱼群算法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115146377 A 3