复合材料层合结构可靠性优化方法研究

【摘要】：复合材料在航空工业中有着越来越广泛的应用,在航空发动机机匣等冷端部件中,以复合材料层合结构为主要结构形式。为了提高发动机的推重比,改善飞机的综合性能,必须对这些复合材料层合结构进行优化设计。由于复合材料的材料性能分散性大,结构所承受的载荷也具有不确定性,因此在设计中需要考虑复合材料层合结构的可靠性。本文采用遗传算法并结合有限元数值解技术、响应面法,研究复合材料层合结构的可靠性优化设计方法,并开发相应的计算软件。通过多个优化算例验证了本文所提出的方法具有很好的优化效果。本文的研究内容主要包括以下几个方面: (1) 研究基于遗传算法和参数化有限元技术的复合材料层合结构可靠性优化方法,并建立针对复杂复合材料层合结构的多目标可靠性优化模型和方法。 (2) 研究针对复合材料层合结构特点的遗传算法编码方式,并在此基础上建立复合材料层合结构可靠性优化设计的自适应遗传算法优化程序。 (3) 研究利用参数化有限元技术分析复合材料层合结构力学性能和结构可靠度的方法,并基于 ANSYS 软件平台开发相应的参数化有限元程序。 (4) 利用优化算例验证了本文所提出的复合材料层合结构可靠性优化方法。