题目：大型飞机典型机翼结构稳定性分析与优化设计

对于现代飞机设计，结构稳定性设计一直是一个热点问题。尤其对于大型飞机来说，因其大量采用加筋薄壁式结构，例如机翼蒙皮结构，翼梁结构，整体翼盒结构等，其主要失效形式为结构失稳。此外，由于现代飞机大量采用复合材料结构，使对于结构稳定性的分析更为复杂化。本文针对大型飞机典型复合材料机翼结构进行结构稳定性的分析与优化，对于大型飞机机翼的结构稳定性设计给出了具有参考意义的方法。

首先，针对机翼的复合材料加筋蒙皮结构，运用数值仿真方法，研究其稳定性性能。对蒙皮结构进行基于线性分析方法的前屈曲分析，给出结构屈曲模态及特征值，得出结构屈曲载荷；对蒙皮结构进行基于Riks法的非线性后屈曲分析，考虑结构初始缺陷，给出载荷-端缩位移曲线，探索其后屈曲特性。

其次，运用基于Hyperworks的二次开发技术，进行典型复合材料单块式翼盒的参数化建模。研究翼盒的结构布局参数与结构尺寸参数对该翼盒稳定性的影响，并给出影响较大的参数，用以后续有针对性的结构优化。

最后，采用布局优化——尺寸优化——铺层优化三级优化策略，对复合材料翼盒结构的稳定性进行优化，后一步的优化建立在前一步优化结果之上。其中，布局优化与尺寸优化运用基于自适应响应面法的优化方法，该方法建立在参数化建模与正交设计实验的基础上，在满足了优化精度的同时，提高了优化效率。对于复合材料铺层优化同样采用三步优化方法：基于概念设计的自由尺寸优化——尺寸优化——铺层顺序优化。该优化方法实现了铺层剪裁、铺层数量、铺层角度以及铺层顺序的优化。经过三级优化，在满足翼盒结构稳定性的同时，减重达到32.79%，优化效果良好。