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    188宝金博页面版: 民机机身下部结构耐撞性优化设计

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    内容提示： 航空学报 Acta Aeronauti ca et Astronauti ca Si ni ca Apr．25 2012 V01．33 No 4 840—649 ISSN 1000—6893 CN 11-1929／V http：／／hkxb．buaa．edu．∞hI‘ xb@buaa．edu．cn 文章编号：1000—6893(2012)04—0640· 10 民机机身下部结构耐撞性优化设计 郑建强，向锦武。，罗漳平，任毅如 北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京 100191 摘耍：针对含多设计参数的典型民机机身下部结构耐撞性设计，提出了一种设计方法，该方法以最小化客舱地板的初 始加速度峰值与最大化参考压溃状态的结构内能为优化双目标，通过Kri gi ng模型对结构的冲击响应进行预测，采用非 支配排序遗传算法II( NSG...

    文档格式：PDF | 页数：10 | 浏览次数：152 | 上传日期：2015-10-03 20:02:53 | 文档星级：
    航空学报 Acta Aeronauti ca et Astronauti ca Si ni ca Apr．25 2012 V01．33 No 4 840—649 ISSN 1000—6893 CN 11-1929／V http：／／hkxb．buaa．edu．∞hI‘ xb@buaa．edu．cn 文章编号：1000—6893(2012)04—0640· 10 民机机身下部结构耐撞性优化设计 郑建强，向锦武。，罗漳平，任毅如 北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京 100191 摘耍：针对含多设计参数的典型民机机身下部结构耐撞性设计，提出了一种设计方法，该方法以最小化客舱地板的初 始加速度峰值与最大化参考压溃状态的结构内能为优化双目标，通过Kri gi ng模型对结构的冲击响应进行预测，采用非 支配排序遗传算法II( NSGA-II) 对双目标进行优化，进而由Nash-Pareto策略获得最优方案。为了得到最优设计方案，同 时研究设计参数对机身结构耐撞性的影响，提出最大化期望提高与最大化预测方差同步加点准则建立代理模型，采用 该设计方法，以典型民机机身下部结构设计问题为算例，对客舱地板支撑结构、货舱地板和泡沫构件形状参数进行优化。 结果表明，相对原始设计客舱地板的加速度峰值降低约18．3％．次高加速度峰值也得到有效降低，改善了机身结构的耐 撞性；Kri gi ng模型预测响应与有限元分析结果误差小于1％，说明了设计方法的有效性。 关键词：耐撞性；机身；优化；Kri gi ng模型；非支配排序遗传算法l h Nash-Pareto策略 中圈分类号：V271．1 文献标识码t A 尽管当今世界民用航空安全性已大为提高， 然而飞机的坠撞事故总是难以完全避免。在发生 可生存坠撞事故时，民机结构的耐撞性设计可以 提高机上乘员的生存潜力[ 1] 。适航标准对民用飞 机的耐撞性能也有明确要求[2]。 民机机身结构耐撞性的系统研究始于20世 纪70年代，美国联邦航空局( FAA) 和美国国家 航空航天局( NASA) 通过开展大量机身段与整机 的全尺寸坠撞试验，研究了机身整体结构及重要 部件的冲击响应与破坏模式，并为进一步建立有 效仿真模型积累了试验基础口．6]。近年来，国内研 究人员针对民机耐撞性结构布局与吸能元件设计 也开展了很多研究工作，包括客舱地板支撑对耐 撞性的影响口4] 、波纹板的吸能特性与布局的研 究[91“ 、油箱结构对耐撞性的影响口21，含泡沫材料 的机身一体化设计[1朝等。 为研究多设计因素共同作用下机身结构的最 佳耐撞性设计方案，需采取结构耐撞性优化设计 方法。然而，由于机身结构复杂．且冲击过程具有 材料、几何与接触等非线性。使耐撞性优化目标通 常无法显式表达，利用基于灵敏度分析的优化理 论进行优化设计难度较大；而智能优化算法通常 需对大量方案进行分析，计算开销很大。因此建 立结构冲击响应分析的代理模型，利用代理模型 替代结构的真实响应，然后对代理模型进行优化， 使设计效率有很大提高，这成为近年来结构耐撞 性优化的研究热点n+17] 。目前，耐撞性优化研究 工作大多集中于吸能元件或构件的优化设计，而 对于吸能元件与复杂机身结构耦合情况下通过优 化提高整体结构耐撞性的研究则较少。 基于此，本文以典型民机机身下部结构为研 究对象，以最小化客舱地板的初始过载峰值与 收稿日期：2011-06．28；退修日期：2011-07-25；录用El 期：2011．09-27；网络出版时间：20” · 10-11 14：” 网络出版地址：www cnki net／kcms／detaU／11．1929．V．201110” ．1411．006．It=hi ∞I：C瞰I：” · 1929／V．201110” ．1411．006 基金项目：国防科工委民机科研资助项目 *通讯作者．Tel ．：010-82317543 E．mal l ：xi angl w园buaa．edu．佣 戥愚接武|Zl ∞ngJ o．Xi angJ w．LuoZP．etal ．Crashworthl nessopti mi zati onofci vi l ai rcraftsubfl oorstructure．AcfaAeronauti caetAstro- nauti caSl ni ca．2012．33( 4) }540-649．鄄建强，向罐武-罗漳平，等．民机槐身f部结构耐撞性优化设嚣，航空学报．2012，33 ‘ 4)t 640649 万方数据

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