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申请/专利权人：南京航空航天大学

摘要：本发明公开了一种飞翼布局无人机体自由度颤振的优化方法，涉及飞行器结构优化领域。通过提高机体俯仰转动惯量的方式消除刚弹耦合颤振这一形态。建立对应的飞翼布局无人机的结构有限元模型；利用有限元模型计算模态振型并进行颤振速度的模态收敛性分析；设置优化变量以及变量的上下限，设计变量为结构单元的物理参数；设置多个约束函数，包括单元的应力、弯扭耦合颤振速度、发散速度、结构质量；设置目标函数，机体俯仰转动惯量最大；根据优化得到的结果文件，修改设计变量的数值。本发明通过结构优化来增加俯仰转动惯量，提高颤振频率，尽量避免俯仰短周期模态与弯曲模态发生耦合，从而实现对于体自由度颤振现象消除的目的。

主权项：1.一种飞翼布局无人机体自由度颤振的优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：在MSCNASTRAN软件中绘制飞翼布局无人机的有限元模型；步骤二：在MSCNASTRAN软件中，对有限元模型进行模态分析和颤振计算，并进行模态截断的收敛性分析，获取该有限元模型的固有模态数据，包括振型和频率；步骤三：采用Python程序处理前9阶模态中的振型结果，形成*.free文件，将其作为颤振计算的输入文件，并编写颤振计算文件；步骤四：采用g方法对模型进行颤振分析，得到体自由度颤振速度；步骤五：逐步增加步骤二中模态求解选取的颤振方程特征值数目，即模态截断阶数，重复步骤二到步骤四，获得不同模态截断阶数下的颤振速度；步骤六、通过步骤五判定达到了颤振速度的模态收敛时的模态截断阶数，作为后续颤振计算所使用的模态阶数，并将此时获得的颤振速度作为最终优化的初始颤振速度；步骤七：采用MATLAB程序对上一步的颤振计算结果进行处理，得到的不同流速下的颤振方程特征值数据，获得速度和阻尼的曲线图，以及速度和频率的曲线图；步骤八：编写用于优化的*.bdf输入文件，定义设计变量的下限及上限，并定义约束条件及目标函数；步骤九：将*.bdf输入文件输入MSCNASTRAN软件，采用软件中的序列二次规划算法对步骤一建立的有限元模型的结构进行优化；步骤十：根据上一步最后一次迭代的结果对有限元模型的结构进行调整；步骤十一：对调整后的有限元模型进行模态计算，重新获得结构振型，采用Python程序处理振型结果，形成*.free文件，将其作为颤振计算的输入，并编写颤振计算文件，采用g方法对模型进行颤振分析，得到颤振速度；采用MATLAB程序对颤振计算结果进行处理，得到的不同流速下的颤振方程特征值数据，获得速度和阻尼的曲线图即V-g图，以及速度和频率的曲线图即V-f图；将优化前后的V-g图、V-f图进行对比分析，若相互耦合的模态发生变化，则判定优化成功，反之，则回到步骤八，放宽设计变量上限即下限的取值范围，直至优化成功。步骤十二：绘制优化前后的模态振型图。

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百度查询： 南京航空航天大学 一种飞翼布局无人机体自由度颤振的优化方法