【摘要】：復(fù)合材料薄壁結(jié)構(gòu)被廣泛用作防撞吸能結(jié)構(gòu),但其特征尺寸和材料的力學(xué)性能具有不可忽視的不確定性。這些參數(shù)的波動會改變結(jié)構(gòu)的力學(xué)響應(yīng)特性和失效破壞模式,從而影響其吸能特性,導(dǎo)致在工程中不得不通過大量實驗來確定復(fù)合材料薄壁結(jié)構(gòu)破壞吸能的力學(xué)行為。本文在考慮復(fù)合材料薄壁結(jié)構(gòu)特征尺寸和材料力學(xué)性能的不確定性的情況下對其吸能特性評估方法和優(yōu)化設(shè)計方法進(jìn)行了研究。主要研究內(nèi)容如下:1、復(fù)合材料薄壁結(jié)構(gòu)各參數(shù)對其吸能特性影響顯著性分析方法研究建立了復(fù)合材料薄壁結(jié)構(gòu)各參數(shù)對其吸能特性影響顯著性分析方法:首先通過試樣級的實驗確定復(fù)合材料薄壁結(jié)構(gòu)的材料性能的分布情況,查找資料確定特征尺寸的分布情況;然后,利用Plackett-Burman實驗設(shè)計方法得到實驗矩陣代入有限元模型,確定參數(shù)對復(fù)合材料薄壁結(jié)構(gòu)吸能特性影響的顯著性。2、基于概率的含不確定參數(shù)復(fù)合材料薄壁結(jié)構(gòu)吸能特性評估方法研究建立了基于概率的含不確定參數(shù)復(fù)合材料薄壁結(jié)構(gòu)吸能特性評估方法:首先根據(jù)不確定參數(shù)的分布情況,得到參數(shù)的取值范圍;然后,采用中心組合實驗設(shè)計方法根據(jù)參數(shù)的取值范圍安排實驗點(diǎn)得到實驗矩陣;隨后,利用LS-DYNA有限元仿真軟件對實驗點(diǎn)進(jìn)行仿真;根據(jù)有限元計算結(jié)果擬合出吸能特性指標(biāo)與結(jié)構(gòu)參數(shù)間的響應(yīng)面函數(shù),并對響應(yīng)面函數(shù)進(jìn)行檢驗,確認(rèn)函數(shù)的有效性;最后,根據(jù)參數(shù)的分布情況進(jìn)行抽樣代入到響應(yīng)面函數(shù)中計算吸能特性指標(biāo)并進(jìn)行統(tǒng)計,直到結(jié)果趨于穩(wěn)定,得到吸能特性指標(biāo)的分布情況。3、基于區(qū)間的含不確定參數(shù)復(fù)合材料薄壁結(jié)構(gòu)吸能特性評估方法研究建立了基于區(qū)間的含不確定參數(shù)復(fù)合材料薄壁結(jié)構(gòu)吸能特性評估方法:首先對參數(shù)進(jìn)行初步篩選,并明確待考慮參數(shù)的分布區(qū)間;根據(jù)參數(shù)的分布區(qū)間,利用中心組合設(shè)計實驗設(shè)計方法安排實驗點(diǎn);使用有限元分析方法計算實驗點(diǎn)的響應(yīng)值;根據(jù)計算結(jié)果確定響應(yīng)面方程;利用區(qū)間分析方法,確定吸能特性指標(biāo)的分布區(qū)間。4、含不確定參數(shù)復(fù)合材料薄壁吸能結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計方法研究建立了含不確定參數(shù)復(fù)合材料吸能結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計方法:首先根據(jù)使用條件獲取設(shè)計參數(shù)的范圍;隨后,利用中心組合實驗設(shè)計確定設(shè)計參數(shù)的實驗矩陣;之后,計算實驗矩陣中每組設(shè)計參數(shù)在考慮材料性能和特征尺寸的不確定性時的吸能特性指標(biāo)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差;然后,根據(jù)各設(shè)計參數(shù)組合時吸能特性指標(biāo)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差,分別確定復(fù)合材料薄壁結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)與吸能特性指標(biāo)的均值及標(biāo)準(zhǔn)差之間的響應(yīng)面方程;最后,結(jié)合響應(yīng)面方程和設(shè)計要求代入到優(yōu)化的數(shù)學(xué)表達(dá)式中,采用序列二次規(guī)劃算法進(jìn)行優(yōu)化求解。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國民航大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB33

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本文編號：2458104