金朋
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宋笔锋
,
钟小平
,
安伟刚
复合材料学报
实现了基于几何因子的复合材料层合板建模,解决了几何因子与Natran的参数输入问题,并根据工艺约束中的最小铺层比例对几何因子可行空间进行了推导补充.在此基础上,提出了一种基于几何因子和Nastran的复合材料气动弹性剪裁优化设计方法.首先以总厚度和几何因子作为设计变量以及以Nastran作为求解器,以强度、刚度、颤振和发散速度以及几何因子相关性约束作为约束条件进行结构寻优,得到最优的铺层总厚度和几何因子.其次,以最优几何因子作为目标,进行铺层结构逆问题求解,约束条件为复合材料铺层工艺约束.因几何因子为铺层厚度和铺层顺序的表达式,与传统的多级优化相比,以几何因子作为设计变量可以避免铺层厚度和铺层顺序的解耦,进而获得更大的设计空间,且得到的铺层结构可以满足工艺约束.最后,对一矩形悬臂复合材料层合板进行剪裁设计,使得铺层结构满足气动弹性约束且质量最小.结果显示,运用该优化方法可以得到质量更小且满足工艺约束的铺层结构.
关键词:
复合材料
,
优化
,
几何因子
,
气动弹性剪裁
,
铺层顺序
金朋
,
宋笔锋
,
钟小平
,
杨竣博
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20150306.001
首先实现了基于几何因子的复合材料层合板建模方法,解决了几何因子与Natran的参数输入问题,并通过一个简单算例进行验证.其次,在基于几何因子的层合板建模方法的基础上,采用p-k法计算颤振速度和发散速度,进行基于几何因子的悬臂复合材料层合板颤振和发散特性分析研究,重点研究了主轴刚度和弯扭耦合效应对颤振速度的影响.分析结果表明:相对于弯曲刚度,扭转刚度的改变对颤振速度的影响更显著,且扭转刚度越小,颤振速度越低;颤振模式随着刚度特性的改变有可能发生转变,导致颤振速度的突然变化和几何因子空间内颤振速度等高线的不连续;在正则化刚度矩阵不变的情况下,层合板厚度增加会同时提高颤振速度和发散速度,且颤振速度与发散速度与厚度大致呈线性关系.
关键词:
复合材料
,
优化
,
几何因子
,
颤振
,
弯扭耦合
