基于遗传算法的飞机复合材料结构装配压紧力大小与布局的优化

张秋月¹，安鲁陵¹，岳烜德¹，李志辉¹，国佳²

1. 南京航空航天大学江苏省精密与微细制造技术重点实验室2. 哈尔滨飞机工业集团有限责任公司

摘 要：针对飞机复合材料结构装配时出现间隙的问题,考虑用压紧力消除间隙可能引起层合板产生损伤,提出了基于遗传算法的压紧力大小和布局的优化算法。结合有限元分析方法,考虑压紧机构之间的干涉问题,以复合材料分层损伤为约束条件,以间隙消除率为优化目标,建立了压紧力大小和布局的优化模型。以复合材料翼盒为例,建立基于内聚力单元的有限元模型,使用上述方法优化复合材料壁板上的压紧力大小和布局。将优化后得到的压紧力方案在有限元模型上进行验算,计算间隙消除率并分析应力应变状态和分层损伤情况。结果表明,优化后的方案能够在不使壁板产生分层损伤的前提下提高间隙消除率,并且能够使壁板的应力和应变分布趋于均匀。当装配间隙的初始值为0.2～0.8mm时,优化后的方案使间隙消除率提高至77.4%～100%,比优化前的方案提高了19.2%～177.8%。

关键词：飞机装配;复合材料结构;装配压紧力;力控制技术;遗传算法;