大载重农用无人机静力学分析与优化设计

作者：徐金明; 尚书旗^*; 王东伟; 何晓宁; 李永超; 王悦涛; 王海清; 张柏博

来源：农机化研究, 2023, 45(10): 16-23.

DOI：10.13427/j.cnki.njyi.2023.10.008

• 农用无人机
• 静力学仿真
• 优化设计

为研究大载重农用无人机结构在各种工况下的变形和等效应力变化，并对不满足极限工况的结构进行优化，利用Ansys-Workbench中的Static Structural和Response Surface Optimization模块分别对无人机结构进行了静力学仿真和优化设计。在Static Structural模块中对模型进行空载、满载、极限工况下的静力学仿真，发现其机臂结构的强度可能不满足极限工况下的最大等效应力。因此，在此基础上利用Response Surface Optimization模块对机臂进行了基于响应面法的优化设计，通过LHS试验设计方法建立Kriging模型，最终得到全局最优解。实验结果表明：此解在极限工况下的最大变形较优化前减小44.9%,最大等效应力减小31.6%,满足结构材料的强度要求。此研究不仅为无人机的设计和优化提供了理论依据，而且为WorkBench优化设计方法在多旋翼无人机领域内的应用奠定了基础。

• 单位
  青岛农业大学; 机电工程学院