局部加強碳纖維復合材料層合板優(yōu)化方法研究.pdf

1、碳纖維復合材料以其較高的比剛度比強度等優(yōu)越的機械性能，而被廣泛應用于航空航天、船舶及汽車等領域。在長纖維碳纖維復合材料的應用中很大一部分為板類零件。由于板類零件的抗屈曲性能以及沿厚度方向上承受載荷能力的不足，需要對其作局部加強。常用的局部加強方法有布置加強筋以及在局部區(qū)域增加鋪層層數(shù)（即改變局部層合板的厚度）兩種方法。目前在對加強筋的布置優(yōu)化中都是基于各加強筋的截面形狀及鋪層方案均相同的前提下進行的，這些優(yōu)化不能充分發(fā)揮加強筋的作用。因

2、此本文對加強筋截面形狀及鋪層方案不同時帶加強筋層合板的單目標及多目標優(yōu)化方法進行了研究。在層合板變厚度優(yōu)化中，許多文獻引入了拓撲優(yōu)化方法。但是由于碳纖維復合材料自身的特點，諸多優(yōu)化結果的可制造型差。為此很多學者對可制造性碳纖維復合材料的拓撲優(yōu)化進行了研究。但是優(yōu)化厚度插值模型的缺陷，優(yōu)化中引入了大量的設計約束，使得算法收斂速度較慢且優(yōu)化的結果不是很理想。因此本文對碳纖維復合材料的變厚度優(yōu)化中提出了新的厚度參數(shù)化方法。
　　首先，在

3、帶加強筋復合材料層合板的單目標優(yōu)化中引入了分級優(yōu)化方法。采用實驗設計方法對優(yōu)化變量及優(yōu)化過程進行分級。同時為了提高的優(yōu)化的效率，引入了代理模型方法。
　　其次，采用NSGA-Ⅱ算法對帶加強筋復合材料層合板進行多目標優(yōu)化。為了使算法適用于可變鋪層層數(shù)的優(yōu)化，對算法的算子進行了改造，并引入了Permutation操作。與此同時，本文對鋪層層數(shù)可變時代理模型的創(chuàng)建方法進行了研究，并應用于優(yōu)化中以提高優(yōu)化的效率。
　　再次，在碳纖維