● 摘要
本文从典型结构动力学的设计角度出发，重点开展了对大型飞机机翼结构的优化设计研究。在传统的机翼结构设计中，通常是以静强度设计为主，然后对承受动载荷的关键部件进行动力学校核，这种传统的设计方法一般需要反复的迭代修改，浪费大量的时间，设计方法较为被动。本文把结构动力学设计指标直接考虑到机翼结构设计的总体阶段，然后以总体阶段得到的最优刚度来指导整个机翼的后期详细结构设计，不仅设计效率得到极大地提高，而且增加了设计工作的全面性和前瞻性。
针对机翼结构的总体设计阶段，优化设计得到满足动力学要求的最优结构刚度分布。首先建立机翼结构的悬臂梁分析模型，确定分析模型的初始刚度设计指标和刚度衡量标准；根据动力学设计原则，建立分析模型的动力学优化设计方案；确定满足多阶频率、振型节点、瞬态振动响应、相对静力变形等多约束条件下的综合优化策略和全局优化方法。利用Abaqus有限元二次开发工具Python语言和Isight优化设计技术，设计得到最优化的机翼刚度分布。
针对机翼结构的详细设计阶段，基于分析模型的最优刚度，对机翼进行等效刚度的结构设计。建立机翼的单闭室剖面模型，对剖面进行翼梁和桁条的位置优化；根据剖面刚度设计方法，计算剖面元件的尺寸参数，设计出结构模型。对初始结构模型进行动力学校核，与设计要求进行验算对比，分析结构设计因素对动力学要求的影响并进行进一步的详细优化设计。
整个设计方法包含了从机翼总体刚度设计阶段到结构详细设计阶段的整个设计过程，以典型结构动力学设计方法，进行了全面的优化设计和结构设计。设计方法科学合理，对大型飞机的机翼结构设计具有十分明显的指导意义。