主传力路径为飞机主承力构件结构形式的选取及其合理布置提供了重要依据,在飞机结构优化设计过程中具有重要意义。拓扑优化设计是寻找结构主传力路径的一种有效方法。以某型号飞机缩比验证机的机翼为研究对象,重点开展了基于三维结构拓扑优化的机翼主传力路径确定技术研究。主要研究工作包括:1.研究了实体各向同性材料惩罚函数法SIMP(Solid Isotropic Material With Penalization)方法和多载荷工况下的线性加权和法,推导了基于SIMP插值模型理论的优化准则。2.研究了三维机翼的模型简化和模型的建立。针对机翼翼盒的特殊结构,为了达到装配要求,提出建模过程中使芯板和蒙皮相黏结;为了在芯板和蒙皮接触面上获得比较好的网格划分形状,采取了先装配连接再网格划分的方式。3.重点探讨了单工况和多工况下基于ANSYS的三维翼盒结构的拓扑优化问题。以三维机翼翼盒结构的概念设计为研究对象,分别对单载荷工况和多载荷工况下翼盒进行了结构拓扑优化设计,确定出其主传力路径,优化结果说明本文提出的方法具有一定的可行性和有效性。本文运用结构拓扑优化方法确定了机翼结构的主传力路径,为飞机总体概念设计阶段确定机翼结构的最优形式探索了一条有别于经验设计的新途径。