范志瑞
,
杨世文
,
金达锋
,
刘哲
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20140918.003
对工程中常用复合材料带加强筋板结构的优化方法进行研究.由于优化变量较多且变量类型涉及离散型和连续型两种类型,因此优化中引入了分级优化方法.在结构质量一定的前提下,确定各加强筋最优的位置、截面尺寸、铺层数及铺层顺序,以提高整体结构的抗屈曲性能.代理层的引入使优化问题可以在先不考虑铺层顺序的情况下对其余变量进行优化,通过析因实验设计方法确定剩余变量中影响结构屈曲载荷的主要变量和次要变量,并分别在第1、2级优化中独立对两类变量进行优化,在优化过程中根据变量的类型及取值范围,对部分变量建立径向基代理模型以提高优化效率.第3级优化采用遗传算法对铺层顺序进行优化.优化结果表明:优化后方案比原方案的抗屈曲能力提高了3.21倍.
关键词:
分级优化
,
复合材料带加强筋板
,
径向基函数
,
实验设计
,
遗传算法
金达锋
,
刘哲
,
范志瑞
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20140408.001
针对应力变化较大的碳纤维增强复合材料层合板,提出削层结构铺层分级优化模式.通过将结构分解为若干子铺层并对各子铺层的位置、尺寸、铺层数以及铺层顺序进行优化,得到了满足强度和可制造性要求且质量最小的结构设计方案.该模式的第1、2级优化利用参考层对各子铺层位置及尺寸进行优化,第3级优化通过引入3次样条插值参数化方法对各子铺层层数和铺层顺序进行优化.参考层的引入可减少设计变量的数量,3次样条插值参数化方法可解决以铺层角为设计变量时设计变量数目不确定的问题.利用有限元方法对结构进行力学分析计算,并依据Tsai-Wu准则确定结构强度.在第2、3级优化中利用遗传算法对优化问题进行求解.算例计算表明:削层结构铺层分级优化模式结果合理可信.与均匀铺层方法结果比较可知:削层结构可有效减少结构质量.
关键词:
削层结构
,
复合材料
,
优化
,
遗传算法
,
分级优化
刘哲
,
金达锋
,
范志瑞
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20150625.001
基于梯度的优化方法对复合材料层合板进行了变刚度铺层优化设计.在优化过程中需确定铺层中各单元的密度以及角度.为了使优化结果具有可制造性,优化结果需满足制造工艺约束并且铺层角度需从预定角度中选取.为了避免在优化问题中引入过多的约束并减少设计变量的数目,提出密度分布曲线法(DDCM)对层合板中各单元的密度进行参数化.根据各单元的密度以及角度设计变量并基于Bi-value Coding Parameterization(BCP)方法中的插值公式确定各单元的弹性矩阵.优化过程中以结构柔顺度作为优化目标,结构体积作为约束,优化算法采用凸规划对偶算法.对碳纤维复合材料的算例结果表明:采用DDCM可得到较理想的优化结果,并且收敛速率较快.
关键词:
复合材料
,
变刚度
,
优化
,
密度分布曲线法
,
BCP方法
刘哲
,
金达锋
,
范志瑞
新型炭材料
基于梯度的优化方法对炭纤维复合材料层合板的铺层数量和顺序进行优化.优化问题中以铺层质量为目标,并以刚度和制造约束为约束.采用改进双值参数化方法对铺层的材料性能进行插值,并基于凸规划对偶算法对优化问题进行求解.为了适应凸规划对偶算法的特点,将关于铺层角度的制造约束表述为少量非线性约束.同时引入离散度约束和惩罚指数以消除优化结果中的中间变量.算例结果验证了该优化方法的有效性.
关键词:
炭纤维复合材料
,
制造约束
,
优化
,
层合板
,
凸规划对偶算法
