● 摘要
由于机翼的结构动力学特性对结构本身的安全性，及其上所装载的设备有较大的影响，尤其是机翼的基频，充分反映了机翼结构的刚度特性，直接关系到结构对低频动载荷的响应以及结构与控制的系统耦合性，所以本文将基频作为机翼结构动力学的重要特性来研究结构的优化设计问题。本文以一个现有的机翼加以简化作为研究对象。根据机翼的结构特点，分析其受力特点，对其做进一步的理论简化，建立机翼振动的理论方程，根据估计的前两阶模态来初步确定机翼截面刚度沿展向的分布，以指导之后的优化工作。根据已有的最小质量优化方法（即在基频达到预期值的同时，重量达到最优），在该算法的基础上进行做一些推导以适应之后的优化工作，结合现在主流的航空结构有限元软件MSC.Nastran的计算，分析给出了结构固有特性模态信息，在此基础上使用MATLAB来对机翼结构进行优化。分析翼面不同部位的结构件尺寸对频率特征值的梯度大小，以分析其对频率的影响；对比优化前后尺寸的变化值，分析尺寸变化规律。分析优化过程中出现的重点问题，得到影响机翼频率的结构件，并且总结出一套对于类似于机翼的航空复杂结构且适应工程实际的优化方法。