基于代理模型的变刚度复合材料结构优化设计

发布时间：2021-08-06 07:43

　　纤维铺层的复合材料因其优异的力学性能,被广泛应用于航天航空、深海等军工领域和民用领域,研究其可设计性可以更好的发挥结构的高强度、轻量化特性。传统直线纤维铺层的复合材料一定程度限制了复合材料结构的可设计性,为了充分发挥结构可设计的潜力,有必要研究变角度纤维铺层的复合材料以进一步提升结构的力学性能。本文利用有限元分析软件ANSYS建立了纤维变角度铺层的复合材料筒体的有限元模型,考虑了单一荷载（含或不含椭圆度）以及组合荷载工况下的变角度纤维筒体的优化设计:（1）分别在纯弯矩荷载或轴向压缩荷载工况下,考虑不同几何缺陷或者特定形状制造（椭圆度）,以纤维路径为设计变量,屈曲失效为约束,结构抗屈曲性能最大为目标进行优化设计;（2）在压弯耦合以及弯扭耦合组合荷载工况下,以纤维路径为设计变量,屈曲失效和强度破坏为约束,两端抗弯能力最大化为目标进行优化设计。由于变刚度复合材料结构优化设计问题涉及到有限元分析及其迭代寻优,存在设计变量多,计算量大等问题。为了提高计算效率,本文利用Kriging代理模型对结构响应进行拟合,采用遗传算法（GA）对结构实施优化设计。在Kriging代理模型构建中,提出了一种混合更... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

复合材料海洋管道航天航空领域对材料性能要求很高，同时结构减重方面也是一个重大的问题，

图 1-2 民用飞机复合材料用量比例复合材料在化工领域应用也是十分的广泛，在工艺制作中最常见生产技术的维缠绕技术，纤维缠绕技术制作的压力容器能够满足纤维设计变化规律，使分布更加的整齐均匀，能够更好地发挥压力容器的力学性能，避免了纤维分匀使得结构性能下降。纤维缠绕方式制作的压力容器广泛应用于能源化工系罐和管道。从安全性和经济型都远远胜于传统钢材的压力容器，如图 1-3，纤维缠绕储罐。

图 1-2 民用飞机复合材料用量比例领域应用也是十分的广泛，在工艺制作中最常维缠绕技术制作的压力容器能够满足纤维设计均匀，能够更好地发挥压力容器的力学性能，下降。纤维缠绕方式制作的压力容器广泛应用全性和经济型都远远胜于传统钢材的压力容器

【参考文献】：
期刊论文
[1]Kriging模型及代理优化算法研究进展[J]. 韩忠华.  航空学报. 2016(11)
[2]基于Kriging代理模型的两类全局优化算法比较[J]. 周昳鸣,张君茹,程耿东.  计算力学学报. 2015(04)
[3]锥壳零件自动铺丝变角度轨迹规划算法[J]. 韩振宇,李玥华,富宏亚,邵忠喜.  计算机辅助设计与图形学学报. 2012(03)
[4]纤维曲线铺放的变刚度复合材料层合板的屈曲[J]. 马永前,张淑杰,许震宇.  玻璃钢/复合材料. 2009(05)
[5]基于多级代理模型的优化算法[J]. 王琦,丁运亮,陈昊.  南京航空航天大学学报. 2008(04)



本文编号：3325375