题目：浮空器结构设计与优化

本文首先明确了论文的研究背景和研究目的，以及国内外浮空器研究的发展现状。随后阐述了结构优化设计的概念以及发展状况，简要介绍了MSC.Nastran软件的主要特点，包括主要分析功能、输入文件的结构和优化算法等。根据浮空器的工作环境条件，确定了结构设计时需考虑的两种重要的载荷工况，即空中悬停受风载和地面待飞受风载的工况。通过试算，确定了三棱柱与四棱柱的混合结构方案。根据设计要求，通过人机交互方式给出了结构满足强度、稳定性要求的设计方案。经有限元分析可知，结构的强度要求比较容易满足，而稳定性的要求突显出来，成为结构设计的制约因素。因为对于细长受压杆件，结构的失稳破坏早于结构的强度破坏。针对这一情况，为了减轻结构重量，对结构进行优化设计就必须考虑结构的稳定性。为此，考虑屈曲约束条件下的结构优化的Nastran实现问题。MSC.Nastran支持多种结构响应的优化设计，但由于目前版本的MSC.Patran不支持以屈曲响应作为约束条件的优化文件的直接生成，故使用MSC.Nastran的结构优化功能，以屈曲响应作为约束条件时只能以手工方式编写输入文件执行控制代码与优化控制代码，完成了结构的优化设计。根据工艺要求，需尽可能减少杆件的规格数量，同时为了制造方便，也需要对优化结果进行圆整化处理。优化结果经过圆整后得到一组结构方案。经过校核可知，该方案能够满足结构的强度、稳定性要求，且结构重量有所减轻。本文的研究也为大型结构的设计和优化提供了思路和方法。