基于不确定性的纤维增强复材构件翘曲预报与优化技术
发布时间：2021-05-09 14:49
复合材料构件因为性能优异被普遍应用于航空航天领域当中,但是其在固化加工产生的翘曲变形却难以预测,限制了进一步的推广使用。究其原因,是设计制造中材料性质、几何度量、边界载荷等不确定性因素使得固化构件的翘曲变形具有一定的参数随机性。因而,需要对复合材料固化制造过程中影响最终变形的参数不确定性进行表征,从而实现固化翘曲变形的预报和优化。本文对复合材料不确定性的分析基于“表征-分析-优化”的总体思路,提出了基于参数不确定性因素的翘曲变形预报优化的总体框架。从构件的几何随机性出发,再到性能随机性,对不确定性进行概率框架下表征、量化和传播分析。本文首先对复合材料的设计制造分析过程进行描述,分别从宏观表征、细观铺放与微观纤维角度建模,完成了基于概率模型的几何参数不确定性表征。复合材料构件翘曲变形预报过程借助于贝叶斯学习实现参数不确定性的量化传播,实现固化有限元前处理。基于复合材料固化变形本构,确定其内部各参数之间的影响关系,建立规范化层次贝叶斯网络。通过MCMC混合采样完成几何参数的后验学习,构建分层贝叶斯模型,完成物理参数分层先验确定,贝叶斯推断完成后,将物理后验同几何参数后验一起,共同借助参数化...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题来源
1.2 课题背景及研究意义
1.3 复合材料固化不确定性国内外研究现状
1.3.1 复合材料固化变形研究现状
1.3.2 复合材料构件不确定性研究现状
1.3.3 不确定性量化分析现状
1.4 国内外研究现状分析
1.5 本文主要研究内容
第2章 复材构件翘曲分析不确定性表征与总体框架
2.1 引言
2.2 复合材料构件固化变形本构表达
2.2.1 热-化学模型
2.2.2 残余应力模型
2.3 复合材料构件固化变形参数化研究
2.4 复合材料构件不确定性表征
2.4.1 复合材料构件宏观曲面模型
2.4.2 复合材料构件细观纤维铺放
2.4.3 复合材料构件微观RVE建模
2.5 复材构件翘曲不确定性分析总体框架
2.6 本章小结
第3章 基于贝叶斯学习的不确定性翘曲变形预报
3.1 变形预报总体框架
3.2 基于贝叶斯网络的翘曲变形不确定性建模
3.2.1 贝叶斯网络概率推理
3.2.2 层次贝叶斯网络模型构建
3.3 基于MCMC混合采样的几何概率学习
3.3.1 MCMC采样设计
3.3.2 几何参数后验概率模型设计
3.3.3 几何后验概率分布学习
3.4 基于分层贝叶斯的物理参数概率学习
3.4.1 基于分层贝叶斯的物理参数估计
3.4.2 分层贝叶斯Gibbs采样计算
3.5 贝叶斯估计校正物理参数
3.6 基于LHS采样的固化变形不确定性预报
3.7 本章小结
第4章 基于响应面的不确定性翘曲变形优化
4.1 变形优化总体框架
4.2 基于固化本构的响应面代理模型设计
4.2.1 基于固化解耦的响应面代理模型
4.2.2 固化变形响应面试验设计
4.3 基于参数估计的响应面代理模型构建
4.3.1 参数的最小二乘估计与校验
4.3.2 逐步回归系数确定
4.4 基于代理体模型的翘曲变形计算
4.5 基于IAGA-EPSR算法的变形优化求解
4.5.1 优化模型建立
4.5.2 优化模型求解
4.6 本章小结
第5章 复合材料构件翘曲变形预报优化软件系统
5.1 引言
5.2 系统总体设计
5.3 系统详细说明
5.4 软件实例应用
5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]复合材料残余应力和固化变形数值模拟及本构模型评价[J]. 乔巍,姚卫星,马铭泽. 材料导报. 2019(24)
[2]变刚度复合材料结构设计方法及不确定性分析研究进展[J]. 王琥,李启迪,李光耀. 机械工程学报. 2019(08)
[3]复合材料梁弹性参数不确定性量化及试验验证[J]. 吴邵庆,范刚,李彦斌,姜东,费庆国. 东南大学学报(自然科学版). 2018(06)
[4]运8系列飞机复合材料结构件设计与研究[J]. 照那斯图. 科学家. 2017(01)
[5]树脂基复合材料曲面结构件固化变形数值模拟[J]. 马云荣,贺继林,李栋,谭耀,徐雷. 复合材料学报. 2015(03)
[6]含损伤复合材料剩余弹性模量预测的不确定分析[J]. 王军,邱志平,金延伟. 复合材料学报. 2012(05)
[7]浅谈空客A380的复合材料应用[J]. 陈绍杰. 高科技纤维与应用. 2008(04)
[8]热固性树脂基复合材料固化过程的三维数值模拟[J]. 谭华,晏石林. 复合材料学报. 2004(06)
博士论文
[1]自适应遗传算法的改进及其在爆炸冲击响应谱时域合成优化中的应用研究[D]. 孙文娟.中国科学技术大学 2019
[2]P-S-N曲线估计与疲劳荷载统计建模的贝叶斯方法研究[D]. 刘晓伟.哈尔滨工业大学 2019
[3]陶瓷基复合材料损伤行为及其结构响应的不确定性量化方法[D]. 杨强.哈尔滨工业大学 2018
[4]复合材料热结构模型的不确定性分析和实验修正方法[D]. 彭祖军.哈尔滨工业大学 2018
[5]基于层次贝叶斯网络算法的长江源区降水数据融合研究[D]. 徐宏亮.南京大学 2017
[6]热固性树脂基复合材料固化变形数值模拟和理论研究[D]. 丁安心.武汉理工大学 2016
[7]整体化复合材料壁板结构固化变形模拟及控制方法研究[D]. 岳广全.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]基于NURBS的复合材料构件多尺度设计与制造一体化技术研究[D]. 朱秉铎.哈尔滨工业大学 2019
[2]基于模糊贝叶斯网络的航天器生存力评估专家系统研究[D]. 耿秋.哈尔滨工业大学 2019
[3]航空复合材料曲面结构件固化变形和残余应力研究[D]. 李斌.沈阳航空航天大学 2019
[4]基于NURBS的复合材料构件多尺度建模技术研究[D]. 郝宝坤.哈尔滨工业大学 2018
[5]复合材料热压罐成型固化回弹变形预测及其优化[D]. 陈磊.湖南大学 2017
[6]环氧树脂基复合材料导热性能模拟[D]. 闫懂.华中科技大学 2017
[7]热固性树脂基复合材料固化变形数值模拟分析[D]. 刘哲.哈尔滨工业大学 2014
[8]树脂基复合材料曲面构件固化变形过程数值模拟[D]. 李栋.中南大学 2014
[9]复合材料热压罐固化变形及压实过程分析[D]. 赵书婧.哈尔滨工业大学 2011
本文编号：3177499
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题来源
1.2 课题背景及研究意义
1.3 复合材料固化不确定性国内外研究现状
1.3.1 复合材料固化变形研究现状
1.3.2 复合材料构件不确定性研究现状
1.3.3 不确定性量化分析现状
1.4 国内外研究现状分析
1.5 本文主要研究内容
第2章 复材构件翘曲分析不确定性表征与总体框架
2.1 引言
2.2 复合材料构件固化变形本构表达
2.2.1 热-化学模型
2.2.2 残余应力模型
2.3 复合材料构件固化变形参数化研究
2.4 复合材料构件不确定性表征
2.4.1 复合材料构件宏观曲面模型
2.4.2 复合材料构件细观纤维铺放
2.4.3 复合材料构件微观RVE建模
2.5 复材构件翘曲不确定性分析总体框架
2.6 本章小结
第3章 基于贝叶斯学习的不确定性翘曲变形预报
3.1 变形预报总体框架
3.2 基于贝叶斯网络的翘曲变形不确定性建模
3.2.1 贝叶斯网络概率推理
3.2.2 层次贝叶斯网络模型构建
3.3 基于MCMC混合采样的几何概率学习
3.3.1 MCMC采样设计
3.3.2 几何参数后验概率模型设计
3.3.3 几何后验概率分布学习
3.4 基于分层贝叶斯的物理参数概率学习
3.4.1 基于分层贝叶斯的物理参数估计
3.4.2 分层贝叶斯Gibbs采样计算
3.5 贝叶斯估计校正物理参数
3.6 基于LHS采样的固化变形不确定性预报
3.7 本章小结
第4章 基于响应面的不确定性翘曲变形优化
4.1 变形优化总体框架
4.2 基于固化本构的响应面代理模型设计
4.2.1 基于固化解耦的响应面代理模型
4.2.2 固化变形响应面试验设计
4.3 基于参数估计的响应面代理模型构建
4.3.1 参数的最小二乘估计与校验
4.3.2 逐步回归系数确定
4.4 基于代理体模型的翘曲变形计算
4.5 基于IAGA-EPSR算法的变形优化求解
4.5.1 优化模型建立
4.5.2 优化模型求解
4.6 本章小结
第5章 复合材料构件翘曲变形预报优化软件系统
5.1 引言
5.2 系统总体设计
5.3 系统详细说明
5.4 软件实例应用
5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]复合材料残余应力和固化变形数值模拟及本构模型评价[J]. 乔巍,姚卫星,马铭泽. 材料导报. 2019(24)
[2]变刚度复合材料结构设计方法及不确定性分析研究进展[J]. 王琥,李启迪,李光耀. 机械工程学报. 2019(08)
[3]复合材料梁弹性参数不确定性量化及试验验证[J]. 吴邵庆,范刚,李彦斌,姜东,费庆国. 东南大学学报(自然科学版). 2018(06)
[4]运8系列飞机复合材料结构件设计与研究[J]. 照那斯图. 科学家. 2017(01)
[5]树脂基复合材料曲面结构件固化变形数值模拟[J]. 马云荣,贺继林,李栋,谭耀,徐雷. 复合材料学报. 2015(03)
[6]含损伤复合材料剩余弹性模量预测的不确定分析[J]. 王军,邱志平,金延伟. 复合材料学报. 2012(05)
[7]浅谈空客A380的复合材料应用[J]. 陈绍杰. 高科技纤维与应用. 2008(04)
[8]热固性树脂基复合材料固化过程的三维数值模拟[J]. 谭华,晏石林. 复合材料学报. 2004(06)
博士论文
[1]自适应遗传算法的改进及其在爆炸冲击响应谱时域合成优化中的应用研究[D]. 孙文娟.中国科学技术大学 2019
[2]P-S-N曲线估计与疲劳荷载统计建模的贝叶斯方法研究[D]. 刘晓伟.哈尔滨工业大学 2019
[3]陶瓷基复合材料损伤行为及其结构响应的不确定性量化方法[D]. 杨强.哈尔滨工业大学 2018
[4]复合材料热结构模型的不确定性分析和实验修正方法[D]. 彭祖军.哈尔滨工业大学 2018
[5]基于层次贝叶斯网络算法的长江源区降水数据融合研究[D]. 徐宏亮.南京大学 2017
[6]热固性树脂基复合材料固化变形数值模拟和理论研究[D]. 丁安心.武汉理工大学 2016
[7]整体化复合材料壁板结构固化变形模拟及控制方法研究[D]. 岳广全.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]基于NURBS的复合材料构件多尺度设计与制造一体化技术研究[D]. 朱秉铎.哈尔滨工业大学 2019
[2]基于模糊贝叶斯网络的航天器生存力评估专家系统研究[D]. 耿秋.哈尔滨工业大学 2019
[3]航空复合材料曲面结构件固化变形和残余应力研究[D]. 李斌.沈阳航空航天大学 2019
[4]基于NURBS的复合材料构件多尺度建模技术研究[D]. 郝宝坤.哈尔滨工业大学 2018
[5]复合材料热压罐成型固化回弹变形预测及其优化[D]. 陈磊.湖南大学 2017
[6]环氧树脂基复合材料导热性能模拟[D]. 闫懂.华中科技大学 2017
[7]热固性树脂基复合材料固化变形数值模拟分析[D]. 刘哲.哈尔滨工业大学 2014
[8]树脂基复合材料曲面构件固化变形过程数值模拟[D]. 李栋.中南大学 2014
[9]复合材料热压罐固化变形及压实过程分析[D]. 赵书婧.哈尔滨工业大学 2011
本文编号：3177499
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