● 摘要
飞机结构设计过程中，不仅要考虑强度要求，而且要考虑稳定性方面的要求。求解结构元件的失稳临界载荷以及失稳模态是传统意义上的工程稳定性分析的主要目的。工程稳定性分析可以有效地防止结构发生稳定性的失效。飞机设计过程涉及到结构外形的气动要求比较严格的情况或者是主要的承力结构，屈曲失效是不允许发生的。因此，稳定性分析是不可或缺的重要研究内容。
本文分别对薄板模型、加筋板模型、翼盒模型以及大展弦比机翼进行建模，并进行了基于线性屈曲和非线性后屈曲的理论计算和有限元分析计算。首先，利用弧长公式推导出薄板模型的后屈曲公式，计算其后屈曲历程曲线，并与传统算法进行对比，拟合良好。然后，通过加筋板模型的理论方法和有限元方法的计算结果的对比分析，找出现有工程算法的不足。主要针对翼盒结构模型，计算不同复合材料铺层、不同翼盒结构形式、不同边界条件、不同桁条形式的模型的屈曲特性，分析各种因素对结构屈曲特性的影响。通过大展弦比机翼模型的计算结果，对比分析总结出前屈曲和后屈曲的不同，以及后屈曲与强度破坏的关系。
针对复合材料翼盒模型进行铺层优化，在边界条件不变的情况下，提高翼盒结构的屈曲承载能力。优化过程中，保证结构总质量不变为前提，并加以复合材料层合板的设计原则，以Isight为集成工具，调用Abaqus并使用Isight自带的优化任务模块，使用遗传算法优化得到屈曲载荷和屈曲位移为目标值的铺层形式。