复合材料微结构多目标自适应拓扑优化

提出适用于多目标最优化问题的自适应加权系数算法,将其应用于周期性两相材料微结构拓扑优化。以具有一定体积分数实体材料和对称性的单胞微结构作为优化对象。将单胞经有限元划分,应用均匀化方法计算单胞的等效弹性模量。以材料的等效弹性模量作为目标函数,以单胞各单元的相对密度作为设计变量,并引入SIMP单元刚度插值格式对中间密度单元进行惩罚。在迭代过程中,根据目标函数的变化,自适应调节加权系数,以保证各个分目标在目标函数中的比重。应用自适应加权系数算法,对单胞等效弹性模量设定不同的加权系数组合,得到了不同的单胞微结构拓扑。数值算例验证了所提出的自适应加权系数算法可以有效地求解复合材料微结构多目标拓扑优化问题。

多孔材料微结构拓扑优化设计

提出多孔材料平面微结构拓扑优化模型,在给定材料体积含量的情况下,分别以材料的体积模量和剪切模量作为目标函数,对微结构进行拓扑优化设计。等效材料常数通过数值均匀化方法计算得到,采用移动渐近线法求解该优化问题,利用敏度过滤去除拓扑优化中存在的数值不稳定性问题。数值算例验证了拓扑优化模型和算法的有效性,并分析了材料体积含量以及有限元网格粗细对优化结果的影响。

复合材料加筋壁板稳定性分析方法研究

针对跨厚比在30～40之间的工字型长桁加筋壁板的稳定性问题，采用三种方法进行了分析计算，并将计算结果与试验结果进行对比，详细分析了这三种方法的优缺点，给出实用、可靠的跨厚比在30～40之间的工字型长桁加筋壁板结构稳定性分析方法。

典型复合材料加筋壁板落锤/冰雹冲击损伤仿真分析研究

目的研究复合材料层压板落锤和冰雹离散源冲击损伤特性。方法对于落锤和冰雹,分别以刚体模型和弹塑性模型,构建本构模型。对于加筋板,基于Cohesive内聚力界面单元的B-K失效准则,对复合材料层间分层破坏进行数值模拟。通过对多材质冲头、不同冲击能量、不同冲击角度下其响应及损伤扩展特性开展研究,并对比复合材料层压板落锤冲击及冰雹离散源冲击试验数据,对数值计算方法进行对比验证。结果在机体相同部位的落锤、冰雹能量截止值冲击下,落锤低速冲击的损伤响应要大于冰雹离散源冲击。同时,冰雹冲击能量越大,冲击角度越接近于90°,其损伤响应也越大。结论落锤和冰雹离散源冲击仿真方法在损伤响应及扩展的预测与试验结果接近,可以为复合材料冲击损伤引入及抗冲击性能研究提供基础。