文档介绍：南京航空航天大学硕士学位论文
摘要
加筋板结构作为航空航天结构中的重要组成部分,在飞行过程中会受到不同形式的随机载
荷激励,充分了解加筋板结构的动力学特性是此类结构设计的关键。此外,提高结构性能、减
轻结构重量等是现代航空航天结构设计的重要主题。本文以典型加筋板结构的动力学特性为目
标,主要研究其模型修正、优化设计方法,并进行了优化前后的试验验证。
简要叙述了建立代理模型常用的试验设计方法、近似方法和评价指标,结合典型函数算例
对代理模型的建模精度进行了比较,通过比较给出了各模型在确定性仿真中的适用性。同时,
在试验设计点中引入高斯白噪声,模拟不确定性干扰,比较了各代理模型处理噪声的能力;为
了能反映优化设计过程中对应于每一组迭代参数下结构的真实形式,基于的参数化
建模功能,建立了 L 型双加筋相似结构的参数化模型。对于模型中成组的螺栓连接,分别采用
基于几何特征的 Bush 和 Beam 连接单元建模,并比较了不同连接建模方式引起的结构响应误差;
对加筋板结构进行了模态分析,通过对比计算模态分析和试验模态分析的结果,评价了两者之
间的相似性。计算了结构模型匹配 MAC 值较高的 5 阶频率对预选刚度的灵敏度,并将 3 个灵
敏度值较高的切向刚度作为修正参数,对此 5 阶频率作了修正。对比修正前后模型对应阶次的
频率误差可知,模型修正缩小了计算和试验之间的误差,达到模型修正的目的;最后,基于修
正后的有限元模型,通过有限元分析与数值计算接口,建立设计参数和约束函数、目标函数之
间的代理模型。采用遗传算法和粒子群优化算法,分别基于有限元模型和代理模型,对 L 型双
加筋结构中指定区域的最大应力 RMS 值进行了优化设计。通过对优化前后结构最大应力位置
和大小的试验比较,验证了优化设计方法的可行性。

关键词:加筋板,代理模型,参数化建模,模型修正,结构优化设计
I
基于代理模型的 L 型双加筋板结构动力学优化设计
ABSTRACT
Stiffened plate is an important part of aerospace structure, which will be affected by different
forms of random loads in the process of flight. Fully understanding of the dynamic characteristics of
stiffened plate is the key to design this kind of structure. On the other hand, improving the structure
performance and reducing weight have been an important theme of modern aerospace structural
design. The purpose of this paper is to study model updating,structure optimization design of typical
stiffened plate,