复合材料薄壁加筋板结构分析和优化设计

发布时间：2017-01-04 07:59

  本文关键词：复合材料薄壁加筋板结构分析和优化设计，由笔耕文化传播整理发布。

《大连理工大学》 2014年

复合材料薄壁加筋板结构分析和优化设计

王汝  

【摘要】：复合材料薄壁加筋结构以其能充分发挥层合板结构可设计性好以及易于实现高效减重的显著优势,已成为航空航天结构中广泛应用的承受压缩载荷的结构形式。本文对复合材料薄壁加筋板筋元的结构分析进行了系统的研究,在分析过程中引入了初始缺陷,考虑了损伤累积的刚度退化准则,发展了cohesive内聚力单元方法来模拟筋条和蒙皮的脱粘破坏。在结构分析的基础上,本文提出了考虑cohesive内聚力粘结单元的复合材料薄壁加筋板筋元的优化设计,优化过程分两步实现,第一步基于代理模型的布局尺寸序列更新优化设计,第二步基于多岛遗传(MIGA)优化算法的铺层顺序优化设计。本文的主要内容包含以下两个方面： (1)研究了复合材料薄壁加筋板结构分析的方法。首先对复合材料薄壁加筋板的筋元进行特征值屈曲失稳的分析,得到了结构屈曲失稳的前五阶模态以及对应的屈曲因子。然后对结构进行了非线性屈曲分析,并将特征值屈曲分析得到的第一阶模态作为初始缺陷引入到结构的非线性屈曲分析中,将得到的结果与没有引入初始缺陷分析得到的结果进行了对比,验证了在结构分析中引入初始缺陷的必要性。继而在结构分析中引入了基于损伤扩展的刚度退化准则,所得分析结果更符合复合材料逐步破坏的过程。最后将cohesive内聚力粘结单元引入到本文的分析中以考虑蒙皮和筋条的脱粘,考虑界面问题可更真实地模拟结构在压缩载荷下的破坏行为。将本文典型结构分析的结果与COCOMAT中的实验结果作对比,证实了本文复合材料结构分析方法的有效性。 (2)提出对含有cohesive内聚力粘结单元的复合材料薄壁加筋板筋元的结构进行优化设计的方法。优化过程分两步实现,优化的主要思想是：第一级优化首先采用Isight中的最优拉丁超立方抽样实验设计(DOE)方法对样本点进行采集,并在ABAQUS中计算样本点的响应；将得到的样本点以及对应的响应值建立质量、屈曲因子的Kriging代理模型；然后应用最小值更新的序列二次规划法(NLPQL)对结构进行了布局尺寸优化设计；第二级优化是基于前一步优化得到的结果采用多岛遗传算法(MIGA)对结构的蒙皮和筋条的铺层顺序进行优化设计,最后获得含cohesive粘结单元的复合材料加筋板筋元的最终优化方案,将优化结果与初始设计作比较表明优化效果非常显著,并分别在ABAQUS中对得到的最优模型进行验算,结果表明本文的优化设计具有很高的精度。 本论文得到了大连理工大学中央高校基本科研业务费专项资金资助项目“复合材料整体化轻质薄壁结构的失效理论与优化设计方法”(批准号：DUT12LK02)和国家重点基础研究项目(批准号：2014CB046506)的资助,在此表示感谢。

【关键词】：
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：V214.8
【目录】：

下载全文 更多同类文献

CAJ全文下载

(如何获取全文？ 欢迎：购买知网充值卡、在线充值、在线咨询)

CAJViewer阅读器支持CAJ、PDF文件格式

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王华宁;曹志远;程红梅;付志平;;复合材料构件宏细观跨尺度分析[J];玻璃钢/复合材料;2006年06期

2 白瑞祥,陈浩然,王蔓;含分层损伤复合材料加筋层合板的动承载能力[J];复合材料学报;2005年01期

3 白瑞祥;王蔓;陈浩然;;冲击后含损伤复合材料格栅加筋板的后屈曲[J];复合材料学报;2006年03期

4 王蔓;陈浩然;白瑞祥;程菲菲;;简谐激励下复合材料加筋板的基体微裂纹损伤演化[J];复合材料学报;2007年01期

5 陈浩然;于瑾;白瑞祥;;含分层损伤复合材料等三角形格栅加筋板的起裂和扩展过程研究[J];复合材料学报;2008年02期

6 叶金蕊;张博明;;复合材料蒙皮加筋壁板结构成本-质量优化设计[J];复合材料学报;2009年02期

7 白瑞祥;陈浩然;王蔓;;基体损伤对分层复合材料加筋板动力特性的影响研究[J];工程力学;2006年03期

8 张志峰;陈浩然;白瑞祥;;含初始缺陷复合材料格栅加筋圆柱壳的鲁棒优化设计[J];固体力学学报;2006年01期

9 李星;关志东;刘璐;黎增山;;复合材料跨尺度失效准则及其损伤演化[J];复合材料学报;2013年02期

10 徐元铭,李烁,荣晓敏;利用遗传算法和神经网络响应面来实现复合材料结构优化设计(英文)[J];Chinese Journal of Aeronautics;2005年04期

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王明禄;马文蕾;魏高峰;;热载荷下功能梯度材料梁的热弹性弯曲[J];玻璃钢/复合材料;2009年01期

2 符文贞;吴建军;赵玉静;;复合材料铺层曲面铺设仿真技术[J];玻璃钢/复合材料;2010年05期

3 贺跃进;张恒;;复合材料层合板脱层诊断的实验研究[J];材料导报;2008年05期

4 于瑾;陈浩然;白瑞祥;;含分层损伤AGS起裂和扩展过程数值模拟[J];大连理工大学学报;2008年04期

5 张志峰;陈浩然;白瑞祥;;先进复合材料格栅加筋圆柱壳体稳定性分析[J];大连理工大学学报;2008年05期

6 白瑞祥;王蔓;陈浩然;;冲击后含损伤复合材料格栅加筋板的后屈曲[J];复合材料学报;2006年03期

7 程文渊;崔德刚;顾志芬;崔德渝;王进;;复合材料多墙结构承载能力分析[J];复合材料学报;2006年04期

8 王蔓;陈浩然;白瑞祥;程菲菲;;简谐激励下复合材料加筋板的基体微裂纹损伤演化[J];复合材料学报;2007年01期

9 章继峰;张博明;武湛君;杜善义;;平板型复合材料格栅结构载荷重构研究Ⅰ:前向响应模型[J];复合材料学报;2007年04期

10 陈浩然;于瑾;白瑞祥;;含分层损伤复合材料等三角形格栅加筋板的起裂和扩展过程研究[J];复合材料学报;2008年02期

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 孟宪颐;响应面法在可靠性优化设计中的应用[J];北京建筑工程学院学报;1999年Z1期

2 白瑞祥,陈浩然,刘远东;分层损伤复合材料加筋层合板屈曲和后屈曲性态研究[J];大连理工大学学报;2003年03期

3 林家浩，沈为平，Ｆ．Ｗ．威廉斯;受演变随机激励结构响应的精细逐步积分法[J];大连理工大学学报;1995年05期

4 张铱芬,温玄玲,陈浩然;含分层损伤复合材料层合板非线性热弹性分析[J];大连理工大学学报;1997年05期

5 白瑞祥,陈浩然;含界面脱粘及表板基体开裂损伤的复合材料夹层板非线性稳定性的研究[J];复合材料学报;2002年02期

6 关志东,Yang Chihdar;复合材料管接头拉扭作用下胶层应力分析[J];复合材料学报;2004年03期

7 陈浩然,刘远东;动荷载作用下含损伤复合材料层合板承载能力[J];复合材料学报;2004年03期

8 白瑞祥,陈浩然,王蔓;含分层损伤复合材料加筋层合板的动承载能力[J];复合材料学报;2005年01期

9 张志峰,陈浩然,李煊,蒋元兴;先进复合材料格栅圆柱壳优化设计的混合遗传算法[J];复合材料学报;2005年02期

10 白瑞祥,王蔓,陈浩然;含损伤复合材料AGS板的屈曲特性[J];复合材料学报;2005年04期

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 Earl A.Thornton;朱仲方;;大型空间结构的热-结构分析——对最近进展的评价[J];国外导弹与航天运载器;1989年04期

2 喻永声;考虑建造过程的多重子结构分析矩阵位移法[J];计算结构力学及其应用;1990年03期

3 袁海庆;用于空间曲杆结构分析的圆弧杆单元[J];武汉工业大学学报;1990年01期

4 刘志洪 ,祝楚恒 ,曲之津;导弹舱体结构分析——有限元软件的设计[J];现代防御技术;1991年02期

5 闰雪冬,孙首奇;客车方案设计与结构分析集成化系统的开发[J];铁道车辆;1993年10期

6 张新培;;结构分析的随机网络法[J];工程力学;1988年04期

7 张新培;结构分析的随机网络法[J];力学与实践;1989年01期

8 陈耀敏;结构分析专家咨询系统[J];大电机技术;1990年04期

9 段明德;浮桥整体结构分析的力学模型[J];桥梁建设;1990年02期

10 袁明武;微机结构分析的现状与前景[J];计算结构力学及其应用;1993年02期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 ;“蛋白质结构分析中的一些问题”研讨会日程[A];Some Problems on the Protein Structure Analyses--Proceedings of CCAST (World Laboratory) Workshop[C];2002年

2 晏石林;吴代华;;玻璃钢集装箱的结构分析[A];第十一届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];1995年

3 张颖慧;;体育赛事赞助商品牌词汇表的结构分析[A];第三届全国体育产业学术会议文集[C];2008年

4 ;浙江省财政支农生产性资金结构分析[A];中国“三农”问题研究与探索——全国财政支农优秀论文选（2010）[C];2012年

5 黄呈伟;;张拉式环形蓬盖的形态与结构分析[A];第九届空间结构学术会议论文集[C];2000年

6 马维斌;陈东林;;高技术战争军事力量结构分析与评价[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年

7 张涛;;大剧院舞台深台仓结构分析与设计[A];城市地下空间综合开发技术交流会论文集[C];2013年

8 李占军;卢家森;张其林;;某国际展览中心结构分析[A];第三届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2003年

9 龙驭球;;结构分析方法论[A];庆贺刘锡良教授执教五十周年暨第一届全国现代结构工程学术报告会论文集[C];2001年

10 马成松;;SCA技术的概念及其在结构分析中的应用[A];防振减灾工程理论与实践新进展（纪念汶川地震一周年）——第四届全国防震减灾工程学术研讨会会议论文集[C];2009年

中国重要报纸全文数据库 前8条

1 刘双琴 江西省社会科学院文化研究部;[N];中国社会科学报;2012年

2 记者 冯蕾;[N];光明日报;2009年

3 沈阳药科大学市场营销教研室主任 王淑玲;[N];医药经济报;2014年

4 贵央;[N];日喀则报(汉);2011年

5 齐舒畅　刘慧平 曾宪欣;[N];中国信息报;2012年

6 鑫牛证券网 李云霞;[N];金融时报;2000年

7 中信标普公司 罗林;[N];中国证券报;2007年

8 光大期货 王娜　唐嘉宾 余宏斌;[N];期货日报;2010年

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 李作学;个体隐性知识的结构分析与管理研究[D];大连理工大学;2007年

2 赵在理;压力容器的结构分析与安全评估研究[D];武汉理工大学;2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 陈倩岚;高考英语测试的修辞结构分析能力共同量表实证研究[D];湖南师范大学;2014年

2 方艳;词的内部结构分析[D];苏州大学;2014年

3 林群;经济系统建模及结构分析[D];青岛大学;2005年

4 杨超;基于有限元的结构分析及可视化研究[D];成都理工大学;2004年

5 葛毅;基于个股相关性的中国股市网络结构分析[D];上海交通大学;2009年

6 王汝;复合材料薄壁加筋板结构分析和优化设计[D];大连理工大学;2014年

7 于京明;微机电系统微传感器的结构分析和优化研究[D];东华大学;2013年

8 古娜娜·对山别克;维药恰麻古多糖分离纯化和结构分析[D];新疆医科大学;2014年

9 许幸荣;基于SAO结构分析的技术发展路径预测研究[D];北京理工大学;2015年

10 骆娜;数学表达式结构分析的后处理研究[D];河北大学;2009年

  本文关键词：复合材料薄壁加筋板结构分析和优化设计，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：233422