复合材料层合结构可靠性优化方法研究

发布时间：2017-04-26 12:06

  本文关键词：复合材料层合结构可靠性优化方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：复合材料在航空工业中有着越来越广泛的应用,在航空发动机机匣等冷端部件中,以复合材料层合结构为主要结构形式。为了提高发动机的推重比,改善飞机的综合性能,必须对这些复合材料层合结构进行优化设计。由于复合材料的材料性能分散性大,结构所承受的载荷也具有不确定性,因此在设计中需要考虑复合材料层合结构的可靠性。本文采用遗传算法并结合有限元数值解技术、响应面法,研究复合材料层合结构的可靠性优化设计方法,并开发相应的计算软件。通过多个优化算例验证了本文所提出的方法具有很好的优化效果。本文的研究内容主要包括以下几个方面: (1) 研究基于遗传算法和参数化有限元技术的复合材料层合结构可靠性优化方法,并建立针对复杂复合材料层合结构的多目标可靠性优化模型和方法。 (2) 研究针对复合材料层合结构特点的遗传算法编码方式,并在此基础上建立复合材料层合结构可靠性优化设计的自适应遗传算法优化程序。 (3) 研究利用参数化有限元技术分析复合材料层合结构力学性能和结构可靠度的方法,并基于 ANSYS 软件平台开发相应的参数化有限元程序。 (4) 利用优化算例验证了本文所提出的复合材料层合结构可靠性优化方法。
【关键词】：可靠性优化 复合材料 遗传算法 有限元 响应面法
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：V231.9
【目录】：

• 第一章 绪论10-20
• 1.1 研究背景、目的和意义10-11
• 1.2 国内外研究与发展状况11-17
• 1.3 本文研究工作17-20
• 第二章 复合材料层合结构有限元分析20-34
• 2.1 复合材料层合结构简介20
• 2.2 SHELL99 单元有限元理论20-24
• 2.3 复合材料层合结构失效准则与强度分析24-26
• 2.4 有限元参数化建模与分析26-30
• 2.5 复合材料层合板参数化有限元算例分析30-33
• 2.6 本章小结33-34
• 第三章 复合材料层合结构可靠性分析34-44
• 3.1 引言34
• 3.2 复合材料层合结构失效函数定义34-35
• 3.3 基于响应面法的复合材料层合结构可靠性分析35-37
• 3.4 基于ANSYS 平台的层合结构可靠性分析程序实现37-41
• 3.5 复合材料层合结构可靠性分析算例41-43
• 3.6 本章小结43-44
• 第四章 基于GA-FEM 的复合材料层合结构可靠性优化方法44-64
• 4.1 引言44
• 4.2 标准遗传算法简介44-45
• 4.3 复合材料层合结构优化数学模型45-49
• 4.3.1 优化问题描述45
• 4.3.2 单目标优化数学模型45-46
• 4.3.3 多目标优化数学模型46-49
• 4.4 复合材料层合结构可靠性优化算法49-58
• 4.4.1 设计变量的编码/解码方法49-53
• 4.4.2 适应度值计算53-54
• 4.4.3 遗传算子54-58
• 4.5 复合材料层合结构可靠性优化方法的程序设计58-63
• 4.5.1 遗传算法的程序设计58-59
• 4.5.2 复合材料层合结构可靠性优化方法的程序实现59-60
• 4.5.3 优化程序和有限元程序的数据接口及调用方式60-61
• 4.5.4 复合材料层合结构可靠性优化程序结构总图61-63
• 4.6 本章小结63-64
• 第五章 复合材料层合结构优化设计算例分析64-74
• 5.1 复合材料层合圆柱壳铺层结构优化算例64-66
• 5.1.1 问题描述64
• 5.1.2 复合材料层合圆柱壳的几何模型及有限元模型64-65
• 5.1.3 优化结果分析65-66
• 5.2 复合材料层合平板结构优化和结构可靠性优化算例66-69
• 5.2.1 问题描述66-67
• 5.2.2 复合材料层合平板的几何模型和有限元模型67
• 5.2.3 优化结果分析67-69
• 5.3 复合材料机匣结构优化设计和结构可靠性优化设计69-73
• 5.3.1 问题描述69
• 5.3.2 复合材料机匣的几何模型和有限元模型69-71
• 5.3.3 优化结果分析71-73
• 5.4 本章小结73-74
• 第六章 结论与展望74-76
• 6.1 结论74
• 6.2 今后进一步的工作74-76
• 致谢76-77
• 攻读硕士学位期间发表的论文77-78
• 参考文献78-80

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 庄三少;温卫东;张宏建;崔海涛;;基于DSA-FEM的航空发动机复合材料机匣优化方法[J];机械科学与技术;2012年10期

中国硕士学位论文全文数据库 前9条

1 张昕;复合材料干涉配合连接有限元分析[D];西安电子科技大学;2011年

2 杨坤;复合材料结构可靠性与动力学综合优化方法研究[D];南京航空航天大学;2010年

3 石炜;模糊遗传算法—有限元与浮动壁结构优化研究[D];南京航空航天大学;2006年

4 王丽婧;免疫遗传算法—有限元的结构优化方法研究[D];南京航空航天大学;2007年

5 宋锋;基于蚁群算法—有限元的结构优化方法研究[D];南京航空航天大学;2007年

6 李玮;碳纤维复合材料强度与碳纤维缠绕铝内胆复合气瓶的研究[D];北京化工大学;2010年

7 白阳阳;某型车正碰乘员约束系统可靠性设计[D];湖南大学;2012年

8 庄三少;面向对象的复合材料结构设计专家系统研究[D];南京航空航天大学;2012年

9 冯振华;基于遗传算法的提升机主轴装置可靠性优化设计[D];太原科技大学;2013年

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本文编号：328400