本文關(guān)鍵詞：基于可靠性的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)健性設(shè)計(jì)

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【摘要】：先進(jìn)復(fù)合材料由于重量相對(duì)金屬材料低,其剛度和強(qiáng)度性能優(yōu)異,廣泛的應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。復(fù)合材料層合板結(jié)構(gòu)對(duì)于其鋪層厚度、環(huán)境載荷和鋪層角度的變化十分敏感,為了保證結(jié)構(gòu)的安全性,用結(jié)構(gòu)可靠性作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的限制條件,是近年來(lái)主要研究和探討的問(wèn)題。但結(jié)構(gòu)在實(shí)際生產(chǎn)和使用中產(chǎn)生的誤差與變化對(duì)結(jié)構(gòu)可靠性也會(huì)產(chǎn)生一定的影響,為了使結(jié)構(gòu)對(duì)這些誤差不敏感,可以對(duì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行穩(wěn)健性設(shè)計(jì)使優(yōu)化的結(jié)構(gòu)對(duì)其尺寸和外載荷在實(shí)際使用中產(chǎn)生的波動(dòng)不敏感。由于這種設(shè)計(jì)方法考慮結(jié)構(gòu)在實(shí)際制造和使用中產(chǎn)生的誤差對(duì)結(jié)構(gòu)可靠性的影響,從而提高了產(chǎn)品的質(zhì)量,因此越來(lái)越受到人們的關(guān)注與重視。本文首先進(jìn)行基于可靠性的層合板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),采用經(jīng)典層合板理論對(duì)復(fù)合材料層合板進(jìn)行力學(xué)性能分析,并采用Tasi-Wu失效準(zhǔn)則結(jié)合層合板首層失效準(zhǔn)則對(duì)層合板是否失效進(jìn)行判斷。本文在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度參數(shù)和載荷均為隨機(jī)變量的條件下,以可靠性指標(biāo)作為限制條件,利用蒙特卡洛法計(jì)算結(jié)構(gòu)可靠性指標(biāo),并采用遺傳算法優(yōu)化結(jié)構(gòu),最終獲得滿足可靠性限制條件的最優(yōu)層合結(jié)構(gòu)。在完成基于可靠性的結(jié)構(gòu)優(yōu)化后,本文提出了一種二級(jí)優(yōu)化方法對(duì)層合結(jié)構(gòu)進(jìn)行穩(wěn)健性設(shè)計(jì),得到了在結(jié)構(gòu)可靠度與結(jié)構(gòu)整體厚度均為限制條件下的結(jié)構(gòu)整體敏度最小的最優(yōu)結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)健性設(shè)計(jì)是一種多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題,傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法采用加權(quán)系數(shù)的方式優(yōu)化這類問(wèn)題,并不能很好地解決這類結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題,本文提出的二級(jí)優(yōu)化方法使結(jié)構(gòu)在放棄一定厚度的條件下,得到了具有良好穩(wěn)健性的復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu),大大的簡(jiǎn)化了穩(wěn)健性設(shè)計(jì)問(wèn)題,使雙目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)換成兩個(gè)單目標(biāo)優(yōu)化的問(wèn)題。并且分析和對(duì)比了在不同限制條件下得到的不同的結(jié)果,為這種方法的實(shí)際應(yīng)用提供了一定的參考。通過(guò)二級(jí)優(yōu)化方法,可以使結(jié)構(gòu)的穩(wěn)健性設(shè)計(jì)的難度大大的降低,能夠有效解決一些復(fù)雜的實(shí)際問(wèn)題。
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V214.8

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1190634