摘 要：当今复合材料广泛应用于各行各业，航空领域对复合材料的需求日益旺盛，本文基于第十届 SAMPE 超轻复合材料机翼学生竞赛所要求的的材料和外形尺寸为设计前提，对机翼进行三点弯实验时使机翼在中心对称面处的位移不超过两英寸同时不发生破坏为约束，在最大载荷达到11kN时使机翼的总重量最小为优化目标。通过使用Altair公司的有限元软件——Hyperworks进行仿真模拟分析，使用Hyperworks里的Optistruct求解器对复合材料机翼进行拓扑、自由尺寸、尺寸、顺序等优化设计并结合制造工艺约束，确定出一款性能优越的高强度超轻复合材料机翼方案。并根据该优化出的方案进行试制与试验，根据试制和试验的总结得出改进措施，最后制作出一款高性能的机翼。

关键词：复合材料；机翼；优化设计；Hyperworks；三点弯

1 绪论

随着飞机功能的日益增多和使用环境的恶劣，对飞机结构设计的要求越来越高。复合材料结构设计参数除了传统的几何尺寸外，还包括层合板的铺层顺序、铺层比例与铺层角度等铺层参数，各个参数之间互相耦合，互相影响，还要考虑到制造工艺约束，大大的增加了设计的难度，对结构设计提出了更高的要求，采用传统的设计方法工作量大，内容繁琐而且工作效率低，很难发挥复合材料的潜能。要解决复合材料设计的各种参数问题，必须借助有限元软件方法。在此以SAMPE举办的超轻复合材料机翼竞赛所要求的机翼为研究对象，展开了对复合材料机翼的设计、制造、实验等工作。……