一個二級優化設計方法被用于復合材料加筋壁板的結構布局優化設計。第一級對加筋壁板的主要截面尺寸進行優化,著重把筋條間距作為設計變量,其中討論了各設計變量與結構穩定性之間的關系,以及結構質量與結構穩定性和剛度之間的關系。第二級以提高結構的屈曲因子為目標函數,采用遺傳算法進行固定鋪層數下的鋪層順序優化。在優化的過程中,應用軟件MSC.P atr an/N as tran進行具體的結構有限元分析,保證計算的準確性。同時也考慮了設計規則和生產工藝等方面對復合材料結構的要求。計算結果表明。采用二級優化設計的方法是可行的。
怎樣減少飛機的結構重量,是飛機設計師百年來一直追求的目標。復合材料由于其比強度和比剛度高,抗疲勞抗腐蝕性能好和其剪裁設計的靈活性,受到了廣泛的關注。復合材料在飛機結構中應用的比例越來越大。從尾翼逐漸擴展到機翼和機身。
加筋壁板結構的失效模式眾多,結構的失穩會導致結構大變形進而導致結構失效。目前國內外的一些設計部門仍以結構屈曲載荷作為設計許用載荷。保持穩定性是加筋壁板設計的主要依據。怎樣設計才能夠在滿足一定載荷的穩定性要求的前提下盡量減輕結構質量,是設計者一直考慮的問題。目前對于加筋壁板的設計主要采用半經驗半理論的設計方法。但是隨著計算機技術的快速發展和工程優化設計方法的不斷完善。復合材料結構優化設計已經從簡單的層板設計拓展到加筋壁板設計。但是之前的學者都是在筋條間距確定的條件下進行優化,忽略了筋條間距變化這一重要因素對加筋壁板穩定性的影響。
本文針對復合材料加筋壁板的結構布局優化,采用二級優化的方法進行優化,第一級考慮相鄰筋條的間距、筋條的厚度和高度、壁板的厚度等設計變量進行尺寸優化:第二級利用遺傳算法進行復合材料的鋪層順序優化。國內外眾多學者將遺傳算法應用于復合材料的鋪層順序優化進行了大量的研究,充分地說明了遺傳算法在處理復合材料鋪層順序問題的優越性。遺傳算法應用了達爾文提出的物競天擇。適者生存”的理念,目前的遺傳算法與H olland提出的遺傳算法相比,有了許多的改進之處,但是主要的概念和基本的遺傳操作算子還是相似的。
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