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复合材料框架结构刚度几何双尺度优化设计

发布时间:2018-07-11 22:00  文章来源:笔耕文化传播

  本文选题:复合材料框架结构 + 双尺度优化 ; 参考:《计算力学学报》2016年01期


【摘要】:航空航天结构对超轻质大跨度框架类结构提出了迫切的需求,考虑纤维增强复合材料框架结构宏观与微观的可设计性,基于结构与材料一体化优化理念,研究了复合材料框架结构宏观拓扑与微观纤维铺层参数并发优化的双尺度优化问题。以宏观管件构件内半径与微观连续纤维缠绕角度为两类独立的设计变量,建立了以最小化结构柔顺性为目标函数、材料用量为约束的双尺度复合材料框架结构优化列式,给出了宏微观设计变量灵敏度信息的求解算法。讨论并对比了单尺度微观纤维缠绕角度优化、宏观截面拓扑优化与宏微观双尺度并发优化。数值算例表明,双尺度并发优化设计可进一步发掘结构与材料的承载潜力,实现既定性能下的结构轻量化设计。
[Abstract]:Aerospace structures have put forward an urgent need for ultra-lightweight and large-span frame structures. Considering the design capability of fiber reinforced composite frame structures macroscopic and microcosmic, the idea of structural and material integration optimization is considered. The two scale optimization problems of macrotopology and microcosmic fiber layering parameters for composite frame structures are studied. Taking the inner radius of macroscopical pipe member and the angle of micro continuous filament winding as two kinds of independent design variables, the optimization formula of two-scale composite frame structure with minimization of structural flexibility as objective function and material content as constraint is established. An algorithm for solving the sensitivity information of macro and micro design variables is presented. The optimization of single scale micro filament winding angle, macro section topology optimization and macro and micro double scale concurrency optimization are discussed and compared. Numerical examples show that the dual scale concurrent optimization design can further explore the carrying potential of structures and materials and realize the structural lightweight design under the given performance.
【作者单位】: 大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室工程力学系;
【基金】:国家自然科学基金重点项目(11372060) 国家科技重大专项(2011ZX02403-002) 高等学校学科创新引智计划(B14013) 中央高校基本科研业务费专项(DUT14LK30) 辽宁省高校杰出青年学者(LJQ2015026)资助项目
【分类号】:V214.8

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本文编号:2116454


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