受剪復合材料層合板開口補強結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、復合材料由于具有較好的比強度、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。由于各種因為,需要在復合材料結(jié)構(gòu)上開口。復合材料層合板在開口后會破壞纖維的連續(xù)性,從而降低了結(jié)構(gòu)的承載能力:同時,在開口附近還會產(chǎn)生集中應(yīng)力。因此,需要對開口部分進行補強設(shè)計。
　　 本文對受到剪切載荷作用的飛機機翼處開口補強優(yōu)化設(shè)計方法進行了初步研究,總結(jié)了一套優(yōu)化設(shè)計方案。研究主要包括:
　　 (1)優(yōu)化方案的確定。對開

2、口后的層合板進行分析計算,發(fā)現(xiàn)層合板發(fā)生了屈曲失穩(wěn),開口附近還發(fā)生了應(yīng)變破壞。補強方案采用在開口附近對稱插層補強方法,需要對補強片的外形尺寸和鋪層厚度、方向進行優(yōu)化設(shè)計；
　　 (2)多學科綜合設(shè)計。使用iSIGHT的試驗設(shè)計方法,通過拉丁超立方方法取得了30個樣本點；使用等效模型的方法,對補強區(qū)域的層合板進行替換；使用PCL語言對30組數(shù)據(jù)進行建模,通過NASTRAN的優(yōu)化計算得各樣本點對應(yīng)最優(yōu)的質(zhì)量響應(yīng)；使用iSIGHT軟件

3、,建立樣本點與質(zhì)量響應(yīng)近似模型并進行優(yōu)化,得到最優(yōu)的補強片幾何外形及質(zhì)量響應(yīng)；對最優(yōu)外形進行建模、優(yōu)化得到對應(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,對最優(yōu)的補強區(qū)域?qū)雍习暹M行還原。修正等效模型造成的誤差,最終的層合板能夠恢復到開口前的承載能力。
　　 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到了預(yù)期效果,較為成功地解決了工程設(shè)計問題。該優(yōu)化方法具有一定的普遍意義,可以用于解決其他類