一個二級優(yōu)化設計方法被用于復合材料加筋壁板的結構布局優(yōu)化設計。第一級對加筋壁板的主要截面尺寸進行優(yōu)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(wěn)定性之間的關系,以及結構質(zhì)量與結構穩(wěn)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(shù),采用遺傳算法進行固定鋪層數(shù)下的鋪層順序優(yōu)化。在優(yōu)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(guī)則和生產(chǎn)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(yōu)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(wěn)會導致結構大變形進而導致結構失效。目前國內(nèi)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(wěn)定性是加筋壁板設計的主要依據(jù)。怎樣設計才能夠在滿足一定載荷的穩(wěn)定性要求的前提下盡量減輕結構質(zhì)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(jīng)驗半理論的設計方法。但是隨著計算機技術的快速發(fā)展和工程優(yōu)化設計方法的不斷完善。復合材料結構優(yōu)化設計已經(jīng)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(yōu)化,忽略了筋條間距變化這一重要因素對加筋壁板穩(wěn)定性的影響。
本文針對復合材料加筋壁板的結構布局優(yōu)化,采用二級優(yōu)化的方法進行優(yōu)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(yōu)化:第二級利用遺傳算法進行復合材料的鋪層順序優(yōu)化。國內(nèi)外眾多學者將遺傳算法應用于復合材料的鋪層順序優(yōu)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(yōu)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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