[發明專利]一種基于橢球模型的機翼翼盒結構參數靈敏度分析方法

有效

• 申請號: 201710694426.5
• 申請日: 2017-08-15
• 公開（公告）號: CN107563016B
• 公開（公告）日: 2020-07-21
• 發明（設計）人: 張峰;駱凱亮;劉偉;翟偉昊;鄧維維;敖良波;岳珠峰
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/20
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 金鳳

本發明提供了一種基于橢球模型的機翼盒段結構參數靈敏度分析方法，涉及飛機結構設計領域，針對飛機機翼翼盒結構設計參數信息不充足的情況，提出一種基于橢球模型下的結構參數靈敏度分析方法，對于結構功能函數為線性的情況，推導出了結構參數靈敏度的解析解，本發明定義了橢球模型下的機翼盒段結構參數的靈敏度指標，推導機翼盒段結構功能函數為線性情況下參數靈敏度的解析求解方法，以機翼九盒段結構靈敏度分析，證明了解析方法的正確性和有效性，本發明的分析結果對機翼盒段結構的可靠性分析和結構改設計有著重要的意義。

技術領域

本發明涉及飛機結構設計領域，尤其是一種靈敏度分析方法。

背景技術

翼盒是飛機機翼的主要承力結構，主要由前梁、后梁、內部翼肋、上下壁板組成，翼盒作為外翼結構中最主要的承力部件，對整個機翼有著重要的影響。翼盒前端連接固定前緣和前緣縫翼，后端連接副翼、襟翼和擾流板，下端連接發動機吊掛和起落架。飛機運營過程中所有工作情況下的載荷都會傳遞到翼盒上，這就需要對翼盒結構的傳力路線、幾何結構做出較好的設計。在機翼的詳細設計階段，結構形式以及布局已經確定，機翼在飛機飛行過程中產生升力，是飛機能夠飛行的根本保障。翼盒的結構設計，對機翼甚至整個飛機的影響有著至關重要的作用。好的結構設計不僅能夠保證機翼產生正常的氣動升力，以及機翼內系統的正常運作，而且能夠充分發揮材料的性能優勢，減輕結構重量，提高結構可靠性。參數靈敏度分析可以了解變量對結構可靠性的相對重要程度，從而為結構分析和優化設計提供參考。目前，概率可靠性分析方法已經應用較為充分，與之相應的基于概率模型下的參數靈敏度分析也日漸成熟。基于概率模型的參數靈敏度分析需要認定參數是隨機變量，并有參數的分布規律、均值、方差等信息。而在結構設計過程中，缺乏充足的信息來確定結構設計參數的分布規律、均值、方差、概率密度函數等信息，限制了基于概率模型的參數靈敏度分析方法的應用。

非概率模型能有效地解決數據量較少、變量概率密度函數缺失情況下等可靠性問題而備受關注。20世紀90年代以來，基于凸集模型的非概率可靠性的概念被提出，并提出以系統能容許的不確定性的最大程度度量可靠性。總的來說，非概率的凸集模型可分為區間模型和橢球模型兩種。相比于區間模型，橢球模型能描述多個不確定變量之間的相關性，當變量不相關時，橢球模型退化成區間模型，由此可知，區間模型可視為橢球模型的特例。目前，針對橢球模型的結構可靠性分析已有較為深入的研究，而基于橢球模型的結構參數靈敏度問題亟待解決。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明針對飛機機翼翼盒結構設計參數信息不充足的情況，提出一種基于橢球模型下的結構參數靈敏度分析方法，對于結構功能函數為線性的情況，推導出了結構參數靈敏度的解析解。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案的詳細步驟如下：

步驟1：設飛機機翼翼盒結構的功能函數為g(x)，x為結構參數，是一個n維變量，記為x＝(x₁,x₂,…,x_i,…,x_n)，x_i為第i個結構參數，滿足于橢球模型U(u,σ)，U(u,σ)如下所示：

其中，u＝(u₁,u₂,…u_i,…,u_n)為橢球模型U(u,σ)的位置參數，σ＝(σ₁,σ₂,…,σ_i,…,σ_n)為橢球模型U(u,σ)的尺寸參數，i＝1,2,…,n，u_i為橢球模型U(u,σ)的第i個位置參數，σ_i為橢球模型U(u,σ)的第i個尺寸參數；

步驟2：當功能函數g(x)等于0時，其形成的曲面g(x)＝0將變量空間分為安全域D_s(x:g(x)＞0)和失效域D_f(x:g(x)＜0)，結構的可靠性指標η表示為式(2)：