复合材料铺层优化设计方法研究开题报告

 2021-08-08 01:08

1. 研究目的与意义

为解决复杂的复合材料层合板铺层设计,本课题研究了铺层优化设计。铺层的优化分为铺层角度、顺序及厚度的优化。从层合板的这三个方面提高层合板的力学性能。

1.复合材料层合具有广泛的应用,为符合实际工程实际需求,需要为不同工况下的层合板结构进行铺层优化设计。合理的层合板结构具有更加优良的性能。

2.实际工程中的复合材料层合板设计中,铺设角度一般由0、45、90组成,铺层的顺序优化问题为较为复杂的离散变量优化问题,需要优化材料来解决这一工程中棘手的问题。

3.复合材料层合板铺层顺序设计决定了层合板的弯曲、屈曲及振动等力学特性,是复合材料结构设计的基础和关键技术。

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2. 国内外研究现状分析

1.为解决铺层优化学者们建立了不同的目标函数可以是强度刚度、屈曲载荷系数、泊松比和固有频率等参数。

2.对于复合材料层合板铺角优化的研究大部分国内学者还通过不同的算法,如:遗传算法、蚁群算法、深度学习算法等。为提高解决这一工程问题的效率。

3.沈航的王共冬学者构建了复合材料层合板铺层优化专家系统的框架结构和流程,研究了目标函数库、局部寻优算子库以及层合板铺层规则库的结构与组成,在此基础上开发了基于知识库的复合材料层合板铺层优化专家系统,提高了复合材料层合板铺层的设计效率。

4.通过调研国外的文献,外国学者将研究模型复合材料层合板放到了细观尺度或者使用混合模型等来进行迭代计算。计算精度更高。

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3. 研究的基本内容与计划

研究内容:

1.使用商用有限元分析软件,建立层合板有限模型。并进行相应的静、动力学分析。

2.针对上述复合材料层合板结构,基于研究对象的静、动力学性能。使用Matlab编程的方式,对层合板铺层铺角、顺序及厚度进行结构优化设计。

计划:

2017.11-2017.12完成复合材料铺层优化设计研究现状调研。

2018.03 复合材料层合板有限元建模、分析及结构基本理论学习。

2018.04 完成复合材料层合板有限元建模、分析。

2018.05 完成使用Matlab编程,实现复合材料铺层优化设计。

2018.06 完成论文撰写、答辩。

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4. 研究创新点

1.基于复合材料层合板固有频率进行铺层优化设计。

2.对于复合材料层合板铺层顺序、铺角及厚度三个方面优化,较为全面。

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