基于分区域优化模型的复合材料纺锤杆结构优化设计

马森¹，赵启林²，柯敏勇³，施丽铭⁴，穆思奇¹

1. 武警警官学院训练基地2. 南京工业大学机械与动力工程学院3. 南京水利科学研究院4. 北京空间飞行器总体设计部

摘 要：本文对航天结构上使用的复合材料纺锤杆优化设计问题进行了研究。在结构层面,复合材料纺锤杆的截面沿轴向是变化的,在材料层面,杆件由各向异性的复合材料制作而成,因此,复合材料纺锤杆的优化设计相比传统材料杆存在更多的特点和难点。针对复合材料纺锤杆优化设计问题的特点和难点,提出了针对性的分区域优化模型,拓宽了优化设计的空间;建立了基于MATLAB和Ansys的优化设计方法,实现了复合材料纺锤杆的智能优化设计。优化结果表明,基于本文提出的优化设计模型和方法,纺锤杆较初始设计减重39.0%,较以往模型减重15.9%,证明了优化设计模型的优越性和优化设计方法的可行性。

关键词：复合材料纺锤杆;分区域优化模型;优化设计;