题目：柔性机翼几何非线性气动弹性优化设计

现代大展弦比机翼飞机由于其展向尺寸很大，而且不断大量地使用轻质材料，在严重受载的飞行工况下机翼弯曲变形较大，这就会引起一些与结构几何非线性相关的问题，同时也会带来气动弹性分析上的几何非线性问题。另外，在传统的气动弹性优化技术中，考虑翼尖变形、颤振速度和飞行载荷等约束条件时，参考的都是线性计算结果，直接将其运用到大展弦比柔性机翼的设计中会存在问题。因此本文针对大展弦比柔性机翼的特点，在考虑结构大变形的几何非线性效应对气动弹性设计的影响的基础上，将几何非线性气动弹性分析与气动弹性优化技术结合起来，建立一种适用于复合材料机翼初步设计阶段的柔性机翼几何非线性气动弹性优化设计方法。

本论文主要包括以下内容：

（1）建立了一种复合材料机翼工程梁等效方法。将复杂的板杆模型直接用于非线性的静力计算，很难保证模型的收敛性，阻碍了复杂有限元模型的几何非线性气动弹性优化。本文通过对复合材料层合板基本理论、复合材料刚度等效和基于工程梁理论的截面等效方法的综合应用，总结出了一种复合材料机翼工程梁等效方法。算例计算表明该方法精度能够满足几何非线性气动弹性优化设计的要求。

（2）建立了一种适用于柔性机翼的几何非线性气动弹性优化方法。通过之前发展的复合材料机翼工程梁等效方法将复杂的复合材料机翼有限元模型等效为梁模型，再将几何非线性效应引入到柔性机翼的气动弹性优化分析中，实现了几何非线性气动弹性分析与复杂三维有限元机翼模型气动弹性优化的结合，得到了适用于柔性机翼的几何非线性气动弹性优化方法。

（3）建立了复合材料机翼算例模型，通过对比复合材料机翼算例传统的线性气动弹性优化结果和几何非线性气动弹性优化结果，验证了进行几何非线性气动弹性优化设计的必要性。