机械工程学报

作者：牛斌, 于浩俣

单位：1. 大连理工大学高性能精密制造全国重点实验室 大连 116024;2. 大连理工大学机械工程学院 大连 116024

关键词：拓扑优化,指定变形,柔性机构,傅里叶描述子,变体机翼；

基金：国家自然科学基金资助项目(52375232)。

弦向变弯度机翼可以通过结构的变形，使机翼外形适用于不同的工况。柔性机构是实现机翼弦向变弯度的一种重要方式，通过指定变形柔性机构设计，能够实现翼肋结构由初始外形向目标外形的转变。结构指定变形设计问题中，需要描述变形后外形与目标外形的接近程度。区别于基于节点坐标的外形接近程度描述方法，引入傅里叶描述子的概念，消除了两个外形轮廓点一一对应的限制，验证了傅里叶描述子低频分量对轮廓的描述精度，讨论了基于归一化傅里叶描述子进行指定变形设计的优点。进而，采用拓扑优化中的各向同性材料惩罚模型，建立了基于归一化傅里叶描述子的指定变形优化列式，推导了目标函数的灵敏度，通过移动渐近线方法进行优化求解，得到指定变形的柔性机构拓扑。通过将归一化傅里叶描述子描述的外形扩大，消除非设计轮廓对优化结果的影响，得出了该方法的适用条件，验证了该方法在柔性翼肋结构指定变形优化上的可行性。

来源：2025年第9期

《机械工程学报》期刊编辑部

查看机械工程学报杂志2025年第9期