復合材料變剛度鋪層優(yōu)化設計方法研究.pdf

1、汽車輕量化是節(jié)省燃油消耗及減少尾氣排放的有效手段。復合材料由于其優(yōu)秀的材料性能而被汽車輕量化領域廣泛關注，其中采用變剛度鋪層方案的連續(xù)纖維增強復合材料具有很強的可設計性，通過鋪層優(yōu)化可充分發(fā)揮材料的性能優(yōu)勢。通過對復合材料鋪層方案的設計可以使材料的分布更合理，使汽車被設計零部件實現(xiàn)力學性能和質量的最優(yōu)化，從而提高汽車的輕量化程度。當前變剛度鋪層往往是根據(jù)經(jīng)驗進行設計，并沒有在工業(yè)上系統(tǒng)的使用鋪層設計方法。
　　本文針對多相材料拓撲

2、優(yōu)化方法進行研究，基于多相材料拓撲優(yōu)化方法建立了最大化結構剛度優(yōu)化問題的數(shù)學模型，給出了靈敏度求解方法，對常用的DMO材料插值方法和BCP材料插值方法進行對比分析研究，證明了BCP方法在優(yōu)化速率及解的最優(yōu)性方面都更有優(yōu)勢。對于復合材料變剛度鋪層優(yōu)化結果可制造性較差的問題，提出了基于Heaviside函數(shù)和數(shù)學形態(tài)學的拓撲密度變量過濾方法。將此方法在數(shù)值算例上應用，得到的優(yōu)化結果的鋪層較其它過濾方法具有更明晰的鋪層優(yōu)化結果。證明了該密度過