基于改进堆叠顺序表法的变厚度复合结构铺层序列优化设计

变厚度复合结构通过在不同厚度区域进行铺层序列优化实现变刚度设计,针对现有的铺层序列优化方法中存在的制造因素考虑不足、铺层序列生成随机性大等问题,提出了一种基于改进堆叠顺序表法的变厚度复合结构铺层序列优化设计方法。建立了一种改进的堆叠顺序表,使用各子区域铺层厚度、最薄子区域的铺层序列、铺层插入位置、铺层插入角度4个变量进行变厚度复合结构铺层序列的参数化表征;构建了考虑制造约束的变厚度复合结构铺层序列优化算法,通过最薄子区域铺层序列优化、最薄子区域到最厚子区域的铺层序列自动生成及优化,基于遗传算法进行了变厚度铺层序列的优化求解,实现了考虑制造约束的轻量化设计。应用于经典的18面板马蹄形复合结构的铺层序列优化,与已有方法结果相比,实现了考虑更多制造约束的多区域铺层序列优化设计,总重量降低到28.31 kg,验证了方法的有效性。

复合材料层合板低速冲击损伤影响因素分析

运用ABAQUS软件对复合材料层合板低速冲击下的损伤状态进行模拟,采用单一变量法,以损伤面积为表征参数,针对影响低速冲击下复合材料层合板损伤性能的诸多因素进行分析,以便在材料研制的初期预见其损伤阻抗。分层损伤是层合板低速冲击下的主要损伤形式之一,基于损伤力学、断裂力学和黏性理论,建立零厚度的三维界面单元来精确模拟层间分层。拐点是损伤阻抗的主要表征,基于试验研究和有限元模拟,在冲击力-时间曲线上计算出拐点,通过比较不同材料的拐点值,判定不同层合板的损伤阻抗。低速落锤冲击试验验证了此模型的合理性。

基于GEMGA的复合材料层合板结构优化设计研究

介绍了基因表达混乱遗传算法(GEMGA)及其在复合材料层合板结构优化设计中的实现方式,通过对槛梁采用复合材料的CJ828前机身舱门开口加强结构的优化分析,验证了此方法的有效性。GEMGA的染色体结构中基因值可以选择不同的数据类型,并且遗传算子以基因为基本单位进行转录、选择和重组等操作,便于对铺层数、铺层角度序列、单层铺层厚度及结构的几何尺寸等变量同时进行优化;通过引入"空层",可以在几乎不增加计算时间的情况下,实现对铺层数量和铺层角度的同时优化。因此,GEMGA在复合材料层合板铺层优化设计中具有良好的应用前景。