曲線鋪放層合板結(jié)構(gòu)設(shè)計與數(shù)值分析.pdf

1、纖維鋪放技術(shù)是在纖維纏繞技術(shù)之后出現(xiàn)的一種新型的先進復(fù)合材料成型技術(shù)，它是通過鋪放頭壓輥傳遞一定的正壓力將纖維鋪設(shè)在旋轉(zhuǎn)芯模表面上形成復(fù)合材料殼體結(jié)構(gòu)。纖維鋪放技術(shù)特別適合于復(fù)雜鋪放軌跡復(fù)合材料層合板的加工。
　　工程上的復(fù)合材料層合板鋪放軌跡常用0°，±45°，90°的鋪層順序。然而，這種鋪層方法雖然便于制造，但不能在各種應(yīng)用中都能較好地發(fā)揮纖維的性能。隨著纖維鋪放技術(shù)的誕生與發(fā)展，使得沿任意鋪放路徑制造構(gòu)件成為可能。為了提高構(gòu)

2、件性能，現(xiàn)有研究主要集中在鋪層順序和鋪設(shè)角的優(yōu)化設(shè)計。
　　為了充分發(fā)揮纖維的性能，提高構(gòu)件的承載能力，本文提出了兩種面向應(yīng)用的復(fù)合材料構(gòu)件纖維曲線鋪放路徑優(yōu)化設(shè)計方法。第一種方法的基本思路是針對具體構(gòu)件的實際應(yīng)用，通過有限元建模分析得到構(gòu)件的內(nèi)部應(yīng)力分布，按主應(yīng)力方向合理規(guī)劃層合板的鋪放路徑形成優(yōu)化鋪層。第二種方法的基本思路是利用遺傳算法，通過數(shù)值分析建立合理的優(yōu)化對象和目標函數(shù)，按應(yīng)變能密度最小理論合理規(guī)劃層合板的鋪放路徑形成

3、優(yōu)化鋪層。在遺傳算法中分析了群體規(guī)模N、交叉概率pc和變異概率pm對優(yōu)化結(jié)果的影響，獲得層合板的鋪放路徑后采用網(wǎng)格化的方法在有限元軟件中生成層合板曲線鋪放路徑。首先采用有限元軟件對構(gòu)件進行離散，在離散后的單元里采用直線鋪放，最后把他們連起來形成曲線鋪放軌跡，并且分析了構(gòu)件的應(yīng)力應(yīng)變情況。
　　基于以上思想，本文采用主應(yīng)力設(shè)計法和遺傳算法設(shè)計法對工程上常用的方形層合板、小開孔層合板、大開孔層合板在面上壓力、雙向拉伸和銷栓擠壓情形下的