受剪復(fù)合材料層合板開(kāi)口補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、復(fù)合材料由于具有較好的比強(qiáng)度、比剛度,在航空航天結(jié)構(gòu)中得到了廣泛應(yīng)用。與金屬相比能夠減輕結(jié)構(gòu)重量。由于各種因?yàn)?需要在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)上開(kāi)口。復(fù)合材料層合板在開(kāi)口后會(huì)破壞纖維的連續(xù)性,從而降低了結(jié)構(gòu)的承載能力:同時(shí),在開(kāi)口附近還會(huì)產(chǎn)生集中應(yīng)力。因此,需要對(duì)開(kāi)口部分進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)。
　　 本文對(duì)受到剪切載荷作用的飛機(jī)機(jī)翼處開(kāi)口補(bǔ)強(qiáng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了初步研究,總結(jié)了一套優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。研究主要包括:
　　 (1)優(yōu)化方案的確定。對(duì)開(kāi)

2、口后的層合板進(jìn)行分析計(jì)算,發(fā)現(xiàn)層合板發(fā)生了屈曲失穩(wěn),開(kāi)口附近還發(fā)生了應(yīng)變破壞。補(bǔ)強(qiáng)方案采用在開(kāi)口附近對(duì)稱插層補(bǔ)強(qiáng)方法,需要對(duì)補(bǔ)強(qiáng)片的外形尺寸和鋪層厚度、方向進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)；
　　 (2)多學(xué)科綜合設(shè)計(jì)。使用iSIGHT的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法,通過(guò)拉丁超立方方法取得了30個(gè)樣本點(diǎn)；使用等效模型的方法,對(duì)補(bǔ)強(qiáng)區(qū)域的層合板進(jìn)行替換；使用PCL語(yǔ)言對(duì)30組數(shù)據(jù)進(jìn)行建模,通過(guò)NASTRAN的優(yōu)化計(jì)算得各樣本點(diǎn)對(duì)應(yīng)最優(yōu)的質(zhì)量響應(yīng)；使用iSIGHT軟件

3、,建立樣本點(diǎn)與質(zhì)量響應(yīng)近似模型并進(jìn)行優(yōu)化,得到最優(yōu)的補(bǔ)強(qiáng)片幾何外形及質(zhì)量響應(yīng)；對(duì)最優(yōu)外形進(jìn)行建模、優(yōu)化得到對(duì)應(yīng)的厚度:
　　 (3)還原模型及誤差圓整。根據(jù)鋪層基本規(guī)則及模型特點(diǎn),對(duì)最優(yōu)的補(bǔ)強(qiáng)區(qū)域?qū)雍习暹M(jìn)行還原。修正等效模型造成的誤差,最終的層合板能夠恢復(fù)到開(kāi)口前的承載能力。
　　 利用上述的優(yōu)化方法,結(jié)構(gòu)在增加較小重量的情況下達(dá)到了預(yù)期效果,較為成功地解決了工程設(shè)計(jì)問(wèn)題。該優(yōu)化方法具有一定的普遍意義,可以用于解決其他類