飞行器主动变形结构系统是一个整体的承载和形变系统,包含大量由电驱动、热驱动的形状记忆合金和压电陶瓷作动元件,通过合理的空间布局和连接件固定在需要控制的主体结构上,构成了一个精密的功能系统。一旦系统给予变形信号,作动元件输出位移和力的激励,驱动整个结构系统实现主动变形。此时,需要使结构系统在作动元件激励和外载联合作用下严格而精确地吻合目标变形形式,实现精确形变的目的。针对主动变形结构系统中作动元件与主体结构的整体式构成特点和精确形变设计难题,本文提炼出作动元件布局与主体结构构型的整体优化设计这一关键科学问题并开展研究。本文研究了一种新型的压电片/形状记忆合金致动器复合材料层合结构的整体优化设计方法。同时优化了三种设计变量,即致动器的位置、施加在压电片上的电压和主体结构的伪密度,从而提高了整体的变形精度。为实现压电/形状记忆合金致动器在主体结构表面的自由布局,基于有限元经典层合板理论,采用多点约束(MPC)方法模拟致动器层和主体结构层之间的完美结合,优点在于在结构布局整体优化过程中避免了有限元网格的重新划分、解析灵敏度以及有效的多层结构建模。对于空间复杂形变形状控制,采用基于计算曲面与期望曲面之间相对误差的修正形状误差函数。采用有限包络圆法,避免了致动器之间、致动器和全局设计域边界的重叠。最后对平面或曲面主机结构的数值算例进行了测试和讨论,验证了该方法的有效性和有效性。