發(fā)布時間：2017-11-15 17:27

  本文關鍵詞：基于可靠性的復合材料結構穩(wěn)健性設計

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【摘要】：先進復合材料由于重量相對金屬材料低,其剛度和強度性能優(yōu)異,廣泛的應用于航空航天領域。復合材料層合板結構對于其鋪層厚度、環(huán)境載荷和鋪層角度的變化十分敏感,為了保證結構的安全性,用結構可靠性作為結構設計的限制條件,是近年來主要研究和探討的問題。但結構在實際生產和使用中產生的誤差與變化對結構可靠性也會產生一定的影響,為了使結構對這些誤差不敏感,可以對復合材料結構進行穩(wěn)健性設計使優(yōu)化的結構對其尺寸和外載荷在實際使用中產生的波動不敏感。由于這種設計方法考慮結構在實際制造和使用中產生的誤差對結構可靠性的影響,從而提高了產品的質量,因此越來越受到人們的關注與重視。本文首先進行基于可靠性的層合板結構設計,采用經典層合板理論對復合材料層合板進行力學性能分析,并采用Tasi-Wu失效準則結合層合板首層失效準則對層合板是否失效進行判斷。本文在結構強度參數和載荷均為隨機變量的條件下,以可靠性指標作為限制條件,利用蒙特卡洛法計算結構可靠性指標,并采用遺傳算法優(yōu)化結構,最終獲得滿足可靠性限制條件的最優(yōu)層合結構。在完成基于可靠性的結構優(yōu)化后,本文提出了一種二級優(yōu)化方法對層合結構進行穩(wěn)健性設計,得到了在結構可靠度與結構整體厚度均為限制條件下的結構整體敏度最小的最優(yōu)結構。傳統(tǒng)的結構穩(wěn)健性設計是一種多目標優(yōu)化問題,傳統(tǒng)設計方法采用加權系數的方式優(yōu)化這類問題,并不能很好地解決這類結構設計問題,本文提出的二級優(yōu)化方法使結構在放棄一定厚度的條件下,得到了具有良好穩(wěn)健性的復合材料層合結構,大大的簡化了穩(wěn)健性設計問題,使雙目標優(yōu)化問題轉換成兩個單目標優(yōu)化的問題。并且分析和對比了在不同限制條件下得到的不同的結果,為這種方法的實際應用提供了一定的參考。通過二級優(yōu)化方法,可以使結構的穩(wěn)健性設計的難度大大的降低,能夠有效解決一些復雜的實際問題。
【學位授予單位】：沈陽航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V214.8

【參考文獻】

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本文編號：1190634