隨著結(jié)構(gòu)設(shè)計水平的提高和復(fù)合材料制備工藝的快速發(fā)展,厚板復(fù)合材料結(jié)構(gòu)在航空航天領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。為了充分發(fā)揮復(fù)合材料的利用率,降低結(jié)構(gòu)重量,對厚板復(fù)合材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計是非常必要的。國內(nèi)外許多學(xué)者對薄壁復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計進(jìn)行了深入的研究,并取得了顯著成果,然而針對厚板復(fù)合材料結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的研究卻很少。因此,研究一種有效的優(yōu)化設(shè)計方法,從而實(shí)現(xiàn)厚板復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計是十分必要的。本文首先針對厚板復(fù)合材料結(jié)構(gòu),研究了基于子層劃分單元的有限元建模方法,通過受內(nèi)壓厚復(fù)合材料圓管算例與三點(diǎn)彎曲厚復(fù)合材料層合板算例,驗(yàn)證了基于子層劃分模型的有限元分析方法在厚板復(fù)合材料結(jié)構(gòu)三維應(yīng)力問題求解中的有效性。其次,基于子層劃分模型的有限元分析方法,考慮面內(nèi)強(qiáng)度約束、層間強(qiáng)度約束及鋪層工藝性要求,針對由子層合板重復(fù)鋪疊而成的厚板復(fù)合材料結(jié)構(gòu)提出了一種多級優(yōu)化設(shè)計方法。該方法根據(jù)不同的設(shè)計變量,將優(yōu)化過程分解為多個層次,從而實(shí)現(xiàn)對子層內(nèi)層數(shù)、子層數(shù)、鋪層比例及鋪層順序的優(yōu)化,進(jìn)而達(dá)到減輕結(jié)構(gòu)質(zhì)量的目的。最后,本文使用Matlab編寫遺傳算法,應(yīng)用Isight優(yōu)化設(shè)計平臺集成Matlab與Ab...

【文章頁數(shù)】：100 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
        1.1.1 復(fù)合材料在航空航天結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用
        1.1.2 厚復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的研究背景
    1.2 層合板的基本理論及層間應(yīng)力
        1.2.1 層合板的基本理論
        1.2.2 層間應(yīng)力的定性分析
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述
        1.3.1 厚復(fù)合材料層間應(yīng)力研究現(xiàn)狀
        1.3.2 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計研究現(xiàn)狀
    1.4 本文主要研究內(nèi)容
第二章 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法
    2.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計
        2.1.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計概述
        2.1.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計問題的數(shù)學(xué)描述
        2.1.3 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)
    2.2 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計
        2.2.1 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的特點(diǎn)
        2.2.2 厚板復(fù)合材料結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的難點(diǎn)
    2.3 基于代理模型的優(yōu)化設(shè)計方法
        2.3.1 建立代理模型的一般步驟
        2.3.2 徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)代理模型
    2.4 遺傳優(yōu)化算法
        2.4.1 遺傳算法的特點(diǎn)
        2.4.2 遺傳算法的運(yùn)行過程
    2.5 本章小結(jié)
第三章 厚板復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的分析方法及建模研究
    3.1 子層合板的概念
    3.2 厚板復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的分析方法
        3.2.1 狀態(tài)空間法
        3.2.2 有限元方法
    3.3 結(jié)構(gòu)分析算例與對比
        3.3.1 厚復(fù)合材料圓管算例
        3.3.2 復(fù)合材料厚板三點(diǎn)彎算例
        3.3.3 算例分析總結(jié)
    3.4 本章小結(jié)
第四章 厚板復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的多級優(yōu)化設(shè)計方法
    4.1 優(yōu)化問題描述
        4.1.1 優(yōu)化問題的數(shù)學(xué)模型
        4.1.2 復(fù)合材料失效準(zhǔn)則
        4.1.3 復(fù)合材料鋪層設(shè)計的基本要求
    4.2 厚板復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的多級優(yōu)化設(shè)計
        4.2.1 第一級優(yōu)化設(shè)計
        4.2.2 第二級優(yōu)化設(shè)計
        4.2.3 優(yōu)化鋪層順序的遺傳策略
        4.2.4 遺傳算法的MATLAB程序
        4.2.5 結(jié)構(gòu)參數(shù)化建模
    4.3 厚板復(fù)合材料結(jié)構(gòu)多級優(yōu)化設(shè)計算例
        4.3.1 厚復(fù)合材料圓管優(yōu)化算例
        4.3.2 厚復(fù)合材料矩形板優(yōu)化算例
    4.4 本章小結(jié)
第五章 某飛機(jī)全動舵面樞軸的優(yōu)化設(shè)計
    5.1 樞軸結(jié)構(gòu)的模型描述
        5.1.1 幾何參數(shù)與材料參數(shù)
        5.1.2 載荷及邊界條件
    5.2 樞軸的優(yōu)化設(shè)計
        5.2.1 樞軸結(jié)構(gòu)的分區(qū)
        5.2.2 優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型
        5.2.3 樞軸優(yōu)化過程及結(jié)果
    5.3 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
附錄1 狀態(tài)空間法MATLAB程序
附錄2 遺傳優(yōu)化算法MATLAB程序



本文編號：3759007