复合材料纤维排布优化设计开题报告

 2021-08-08 01:08

1. 研究目的与意义

纤维位置的随机变化对材料力学性能有很大影响,为解决复杂的复合材料纤维排布设计,本课题通过编织复合材料细观尺度模型来研究纤维排布方式引起的力学性能变化从而研究复合材料的纤维排布优化设计。

1.利用高精度通用单胞模型将复合材料的细观拓扑结构与宏观力学性能结合起来。

2.建立2维及3维编织复合材料,较为全面的建立了单胞有限元模型并进行分析。

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2. 国内外研究现状分析

1.美国NASA在上个世纪90年代提出的通用单胞模型(Generalized Method of Cell)已经得到巨大发展,这是一种快速有效的宏细观统一模型,现在已经成为美国NASA先进复合材料结构应力分析的主要方法。

2.1994年Sigmund根据逆均匀化方法率先提出了复合材料单胞细观结构拓扑优化设计思路,标志着复合材料细观结构优化设计理论的建立.

3.细观力学有限元方法是20世纪70年代提出的,但到80年代末期随着计算材料科学的兴起才真正得到发展,90年代国内外均开展了广泛、深入的研究,它仍然是当前力学和材料学科中的研究热点之一。

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3. 研究的基本内容与计划

研究内容:

1.建立单胞几何模型,使用Hypermesh有限元建模软件,建立碳纤维增强复合材料多尺度模型。并进行相应模态与应力学分析。

2.建立不同的纤维排布的单胞模型,基于研究对象的静、动力分析结果。优化编织复合材料的纤维排布。

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4. 研究创新点

1.建立了多种编织复合材料单胞模型。

2. 对比了多种编织复合材料单胞单胞模型模拟,从中得到最优方案。

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