理想材料零件研究中多变量多约束结构优化设计

发布时间：2021-07-17 16:22

　　理想材料零件（Ideal Functional Material Components,IFMC）是指按照零件的最佳使用功能要求来设计制造的,由均质材料、呈梯度变化的组织成分、按一定规律分布的细结构材料以及嵌入器件构成,实现材料组织结构和零件性能最佳组合的零件。 当前理想材料零件优化设计领域的研究大多是就单一约束的优化问题展开的,因为理想材料零件要满足多种功能耦合的要求,所以研究多变量,多约束条件下的理想材料零件优化问题具有重要意义。 本论文以均匀化理论为基础,结合有限元理论和优化理论,对多变量,多约束条件下的理想材料零件刚性优化设计问题展开研究。 建立了多约束形式下的连续梁结构最小柔度优化问题数学表述;针对提出的优化问题,应用有限元方法分析平衡条件和应力条件,得到约束条件的表述形式和优化迭代格式;采用平面问题四结点矩形单元有限元格式得到设计局区域的剖分形式;根据能量法则确定应力约束条件中的惩罚因子;利用惩罚函数理论和优化准则法,得到改进后的优化模型的解答方法。 开发了所提出的优化问题在MATLAB环境下的优化程序,得到优化结果,并输出拓扑图形;采用CAE软件A... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

铝基嗽化铝复合材料Fi.g1.2呱eorgraPhofhteA12O岁Al一matxriC0mP0site

2.聚合物及复合材料聚合物基复合材料伊MC)s是为了得到一些特殊性能，将加强基纤维(玻璃纤维或碳纤绚埋置于聚合物基体内而得到的材料。图1.3是含有玻璃纤维的聚合物基复合材料的示意图[201。聚合物基复合材料的特性是由很多方面的因素决定的，例如纤维特性，基体特性，纤维的体积比例，以及纤维在基体中的埋置位置和方向。因为基体材料将载荷分散给纤维材料以保护纤维不受腐蚀和撞击等破坏，所以聚合物基复合材料具有很高的强度和抵御环境腐蚀的能力，并很容易制成复杂形状的零件。聚合物基复合材料近年的应用增长很快。例如，玻璃纤维加强复合材料在军用民用等领域都有广泛的应用。图1.3玻璃纤维加强复合材料Fi.g13PMC初htGlas-sfibesr3.硅基复合材料硅基复合材料C(EMC)s采用硅作为基体材料，短纤维或细丝纤维作为加强材料。图1.4是碳化硅基复合材料的细观结构图[21]。硅基复合材料的优点是重量轻，因此它可

碳化硅基复合材料R.g1.4SICMatri区ComPosites

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3288524