局部加強(qiáng)碳纖維復(fù)合材料層合板優(yōu)化方法研究.pdf

1、碳纖維復(fù)合材料以其較高的比剛度比強(qiáng)度等優(yōu)越的機(jī)械性能，而被廣泛應(yīng)用于航空航天、船舶及汽車等領(lǐng)域。在長(zhǎng)纖維碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)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(duì)其作局部加強(qiáng)。常用的局部加強(qiáng)方法有布置加強(qiáng)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(duì)加強(qiáng)筋的布置優(yōu)化中都是基于各加強(qiáng)筋的截面形狀及鋪層方案均相同的前提下進(jìn)行的，這些優(yōu)化不能充分發(fā)揮加強(qiáng)筋的作用。因

2、此本文對(duì)加強(qiáng)筋截面形狀及鋪層方案不同時(shí)帶加強(qiáng)筋層合板的單目標(biāo)及多目標(biāo)優(yōu)化方法進(jìn)行了研究。在層合板變厚度優(yōu)化中，許多文獻(xiàn)引入了拓?fù)鋬?yōu)化方法。但是由于碳纖維復(fù)合材料自身的特點(diǎn)，諸多優(yōu)化結(jié)果的可制造型差。為此很多學(xué)者對(duì)可制造性碳纖維復(fù)合材料的拓?fù)鋬?yōu)化進(jìn)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(shè)計(jì)約束，使得算法收斂速度較慢且優(yōu)化的結(jié)果不是很理想。因此本文對(duì)碳纖維復(fù)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(qiáng)筋復(fù)合材料層合板的單目標(biāo)優(yōu)化中引入了分級(jí)優(yōu)化方法。采用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法對(duì)優(yōu)化變量及優(yōu)化過(guò)程進(jìn)行分級(jí)。同時(shí)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(duì)帶加強(qiáng)筋復(fù)合材料層合板進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化。為了使算法適用于可變鋪層層數(shù)的優(yōu)化，對(duì)算法的算子進(jìn)行了改造，并引入了Permutation操作。與此同時(shí)，本文對(duì)鋪層層數(shù)可變時(shí)代理模型的創(chuàng)建方法進(jìn)行了研究，并應(yīng)用于優(yōu)化中以提高優(yōu)化的效率。
　　再次，在碳纖維