復(fù)合材料變剛度鋪層優(yōu)化設(shè)計(jì)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(fù)合材料由于其優(yōu)秀的材料性能而被汽車輕量化領(lǐng)域廣泛關(guān)注，其中采用變剛度鋪層方案的連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料具有很強(qiáng)的可設(shè)計(jì)性，通過(guò)鋪層優(yōu)化可充分發(fā)揮材料的性能優(yōu)勢(shì)。通過(guò)對(duì)復(fù)合材料鋪層方案的設(shè)計(jì)可以使材料的分布更合理，使汽車被設(shè)計(jì)零部件實(shí)現(xiàn)力學(xué)性能和質(zhì)量的最優(yōu)化，從而提高汽車的輕量化程度。當(dāng)前變剛度鋪層往往是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并沒(méi)有在工業(yè)上系統(tǒng)的使用鋪層設(shè)計(jì)方法。
　　本文針對(duì)多相材料拓?fù)?/p>

2、優(yōu)化方法進(jìn)行研究，基于多相材料拓?fù)鋬?yōu)化方法建立了最大化結(jié)構(gòu)剛度優(yōu)化問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型，給出了靈敏度求解方法，對(duì)常用的DMO材料插值方法和BCP材料插值方法進(jìn)行對(duì)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(shì)。對(duì)于復(fù)合材料變剛度鋪層優(yōu)化結(jié)果可制造性較差的問(wèn)題，提出了基于Heaviside函數(shù)和數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的拓?fù)涿芏茸兞窟^(guò)濾方法。將此方法在數(shù)值算例上應(yīng)用，得到的優(yōu)化結(jié)果的鋪層較其它過(guò)濾方法具有更明晰的鋪層優(yōu)化結(jié)果。證明了該密度過(guò)