基于极限破坏强度的层合结构稳健优化分析

基于极限破坏强度的层合结构稳健优化分析

一、基于最终失效强度的层合板结构的鲁棒优化分析(论文文献综述)

杜竞坤[1](2021)在《基于可靠性的玻璃纤维增强塑料夹砂管涵优化设计及优化算法研究》文中认为近年来,玻璃纤维增强塑料管作为一种由高强度、低密度的复合材料管道,由于其具有地下管道所需的耐腐蚀性强、高强、轻质等一系列优点,逐渐被土木工程领域关注和研究。国内外大量学者对纤维增强塑料管的性能和应用进行了大量的实验研究。玻璃纤维增强塑料管主要被应用于市政排水排污、公路涵洞等领域。国内外对玻璃纤维增强塑料管的应用越来越广泛,并且对其生产技术和力学性能不断优化,其中玻璃钢夹砂管的发展具有十分前景。玻璃钢夹砂管道虽然有许多优势,但在管道设计、经济造价、工程应用等方面还存在许多问题有待解决,我们还需要做大量的实验研究和探索。目前,我国对玻璃纤维增强塑料夹砂管涵的力学性能研究仍处在初始阶段,近几年有学者对玻璃纤维增强塑料夹砂管涵进行了疲劳状态下的管涵力学性能分析,对管涵在车辆载荷下进行安全性评价等,但对于结构优化设计内容研究较少。本文基于经典层合板理论,建立了玻璃纤维增强塑料夹砂管涵的本构模型,对管壁的各层刚度性能进行了探讨,通过利用蒙特卡罗法对管壁进行了可靠度分析,最后通过利用改进的鲸鱼算法对玻璃纤维增强塑料夹砂管涵的结构优化提出了建议,所完成的主要工作如下:(1)对玻璃纤维增强塑料夹砂管涵的国内外研究现状进行了系统的概述,特别分析了国内学者的最新研究进展,并通过对比分析然后提出了目前玻璃纤维增强塑料夹砂管涵的研究方向。基于复合材料结构力学内容,分析了纤维缠绕复合材料的应力-应变关系,并结合玻璃纤维增强塑料夹砂管涵特点建立了适用于夹砂管涵的本构模型。(2)建立玻璃纤维增强塑料夹砂管涵的结构可靠性分析模型。详细阐述了结构可靠性计算方法。在分析单元层可靠性的基础上,基于最终层失效假设,采用Tsai-Wu失效准则和Tang失效准则评估结构材料破坏模式,并采用蒙特卡罗模拟(MCS)方法分析确定层合结构的主要失效序列,评估了玻璃纤维增强塑料夹砂管涵的系统可靠性。(3)研究和分析了鲸鱼优化算法(WOA),对其收敛性进行了改进,引入了自适应调整权重来改进鲸鱼优化算法的寻优过程,并首次采用改进的鲸鱼优化算法分析了玻璃纤维增强塑料夹砂管层合结构的可靠性优化设计问题。

金鑫[2](2020)在《复合材料连接结构动力学特性研究》文中研究表明由于具有密度小、比强度高和耐高温等优良特性,复合材料应用的范围越来越广且比例越来越大。目前复合材料机械连接结构的研究重点集中在强度、失效和疲劳等方面。复合材料机械连接结构中结合面接触刚度对结构的动力学特性有着重要影响,但目前对复合材料连接结构动力学特性的研究工作较少。据此,本文开展的主要工作包括:(1)利用单层材料的应力应变关系推导层合板结构应力应变关系,建立各向异性对称层合复合材料铺层模型,基于三维等效弹性常数理论利用Matlab软件自编程计算了各向异性材料铺层结构的三维等效弹性常数,并与文献实验结果进行了对比分析。在此基础上计算了T700/7901复合材料层合板的材料属性,并计算推导了该材料第三方向弹性常数,为后续的有限元建模以及仿真提供了基础的理论支撑。(2)基于粗糙表面接触的GW模型,分析了粗糙表面法向和切向接触力学模型,在此基础上推导了接触界面力学模型,分别获得了单调载荷作用和循坏载荷作用下的模型恢复力。最后建立了包含Iwan模型的连接结构动力学微分方程,为后续螺栓连接结构非线性建模以及螺栓结合部的参数辨识工作提供了基础。(3)建立了分层的层合板复合材料螺栓连接结构有限元模型,并与等效材料参数有限元模型进行了动力学和静力学仿真对比。(4)针对复合材料板和连接结构开展了模态特性仿真,计算了结构前四阶固有频率,并在此基础上讨论了主弹性模量比、层合板铺层顺序对复合材料连接结构的固有频率影响。针对复合材料连接结构开展了动力学响应仿真分析,讨论了连接结构稳态受迫振动响应与瞬态振动响应。(5)搭建复合材料板以及螺栓连接悬臂梁结构实验台,开展动力学实验,并与有限元仿真结果对比分析,检验了分层模型与等效材料参数模型的误差。测试不同螺栓预紧扭矩下,连接结构的固有频率变化情况。同时使用谐响应测试方法识别了结构固有频率,结合连接面非线性模型开展了复合材料螺栓连接结构的连接面刚度和等效阻尼参数辨识。(6)研究结果为复合材料板结构以及连接结构的动力学建模、结合面参数识别提供了一种方法。

史福特[3](2020)在《全复合材料机体构型及参数优化》文中认为复合材料具有高比强度、高比刚度、良好的抗疲劳性能等优良特性,为飞机结构轻量化设计提供了更多选择。由于复合材料结构的设计变量更多,设计空间维度更高,设计难度更大,国内外许多学者对复合材料的优化设计及应用做出了深入的研究,使得复合材料得以在飞机结构上获得大量的应用。本文对某全复合材料机体飞机进行了结构优化设计。首先根据飞机各部件载荷情况及边界条件,基于变密度法对结构进行了拓扑优化,得到结构的初步材料分布图,即主传力路径,然后根据主要受力构件布置的一般原则,参考拓扑优化结果,给出了全机结构布局参考方案,接下来以给出的布局方案为基础,在完成选材、气动载荷转化和有限元分析之后,以质量最轻为目标,以设计许用应变、机翼、水平尾翼翼尖位移作为约束条件,利用商业有限元软件MSC.Patran/Nastran对全机复合材料结构铺层参数进行优化计算,并对铺层尺寸变化较大的部件进行连续性优化,确定全机复合材料结构的设计参数。

肖志鹏,仇翯辰,周磊[4](2019)在《复合材料支撑机翼撑杆位置与结构综合优化设计》文中指出针对复合材料支撑机翼,发展了一种撑杆位置和结构综合优化设计的方法。在两种严重设计载荷状态下,考虑气动弹性效应和复合材料铺层结构的不确定性,以结构质量最小化为目标,以翼尖垂直变形、翼尖扭角、撑杆屈曲稳定性、颤振速度和强度要求为约束,在一个优化过程中实现了撑杆位置和结构参数的同步优化设计和鲁棒优化设计。结果表明,翼尖垂直变形和颤振速度要求对于撑杆位置影响明显,最优的撑杆展向位置都靠近翼根一侧,同时撑杆的总体稳定性成为同步优化设计的关键约束。鲁棒优化设计得到的撑杆位置和结构参数的最优组合对铺层结构的不确定性摄动具有良好的抗干扰性,鲁棒优化得到的最优撑杆位置会随着设计变量摄动范围而变化,翼尖垂直变形成为鲁棒优化设计的关键约束。

温昕[5](2019)在《基于OptiStruct的地铁车车头结构优化设计》文中指出复合材料在航空航天、汽车、船舶中已得到了广泛的应用,但在轨道车辆中的应用尚处在发展探索阶段。随着地铁车辆技术的不断提升,其车头性能也受到更多的关注,同时对车辆轻量化也提出了更高的要求。传统的单组份结构材料难以充分满足上述需求,因此有必要研究复合材料在地铁车车头上的应用。利用新型复合材料的优异性能,并通过材料配比及铺层设计与结构优化相结合,可满足部件的可靠性、安全性、降低维护检修成本等要求的同时进一步实现结构的轻量化。基于此,本文运用有限元理论、经典层合板理论、结构可靠性理论和结构优化设计理论等,借助仿真分析的手段,对地铁车车头进行性能分析及结构优化设计。主要工作如下:(1)地铁车车头结构性能仿真分析及优化。根据给定的相关数据及几何模型,建立车头的有限元模型,利用OptiStruct求解器对车头进行8种工况下的静强度分析。同时,利用基于拉丁超立方采样的Monte Carlo法对脚蹬结构的子模型进行可靠性分析,得到脚蹬的失效概率偏高,基于此,为了降低结构的失效概率,以脚蹬加权柔度值最小化为目标,以其质量为约束条件,基于OptiStruct进一步对脚蹬结构进行尺寸优化,优化结果表明,优化后的脚蹬结构满足了可靠性要求。(2)复合材料车头外罩的等代设计。基于HyperLaminate复合材料建模技术建立玻璃纤维车头外罩的有限元模型,并对其进行机械动载荷和风压工况下的结构性能分析。利用等代设计的方法对外罩进行材料配比优化,分别采用全碳纤维、玻碳层间混杂、玻碳夹芯混杂三种铺层方案对原玻璃纤维外罩的铺层重新设计,在相同的载荷工况下对三种铺层方案的外罩进行有限元仿真优化分析,并利用蔡-吴失效准则进行复合材料的强度验证,最后从经济性、减重效果、力学性能和环保性等方面对比得出了后两种铺层方案为车头外罩进一步结构优化设计的初始方案。(3)复合材料车头外罩的结构优化设计。为了充分发挥复合材料轻量化的潜能,在等代设计结果的基础上进一步对外罩进行铺层优化设计,利用数学规划法和最优化准则法,通过求解灵敏度建立车头外罩近似显式模型以及对优化目标的解耦,以外罩的加权柔度、质量和铺层顺序为目标函数,以其体积分数、位移、复合材料应变为约束条件,分别对玻碳层间混杂和玻碳夹芯混杂铺层的车头外罩进行自由尺寸优化、尺寸优化以及铺层顺序优化,得到了车头外罩最佳的铺层厚度和铺层顺序。优化结果表明,优化后的车头外罩在满足力学性能和各种工艺要求的条件下,达到了轻量化的目的。

吴凯[6](2019)在《复合材料层合板结构分析与优化设计》文中提出复合材料凭借其突出的力学性能,被广泛应用在船舶与海洋工程、航空航天等领域。但是复合材料独有的方向性和呈层性也会使得其结构的特性与传统金属结构物的特性有很大不同,因此对复合材料进行结构分析和优化设计变得十分有必要。本文对最基本的复合材料结构——层合板进行了研究。基于一阶剪切变形理论对层合板进行了有限元推导,并基于Fortran语言进行了四边形四结点层合板单元和弹簧单元的有限元程序的编写。使用程序计算了层合板的静力问题和振动问题。在静力分析中,对层合板的节点位移与每一层节点应力进行求解,与Ansys结果对比,误差在5%以内。在振动分析中,首先对未含弹性支撑和含弹性支撑的层合板进行了自由振动分析,与Ansys结果对比,误差在2%以内。并证实了添加弹簧能提高层合板的固有频率,且固有频率阶次越低,提高越大。接着探讨了各种铺设方式、铺层数目和边界条件对层合板基频的影响。然后基于Newmark法研究了层合板的强迫振动,响应曲线与Ansys结果几乎重合,并探讨了不同位置单点和多点激励、不同激励频率和阻尼系数对结构强迫振动响应的影响。最后使用Ansys软件从频域角度对层合板进行了谐响应分析。针对复合材料具有可设计性特点,对层合板进行了优化设计。使用Ansys软件首先对层合板和帽型加筋板分别进行了以尺寸参数为设计变量、蔡吴准则强度系数与最大变形为约束条件和质量最轻为目标的优化设计。最后基于遗传算法联合Matlab与Ansys对层合板进行了以铺层顺序为设计变量、蔡吴强度准则系数为约束条件、变形最小为目标的优化设计。

孙振辉[7](2019)在《双面胶接修补CFRP层合板结构抗冲击性能的影响因素研究》文中研究指明碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,简称CFRP)以其优良的性能被广泛应用于航空航天领域。由于复合材料在低速冲击下会产生肉眼不可见的损伤,所以需要对其损伤部位进行修补,常见的修补方法以胶接修补为主。胶接修补中贴补修补简单有效,本文针对双面胶接贴补修补CFRP层合板结构,通过试验和数值分析的方法,研究了补片参数对修补结构抗冲击性能的影响,并对补片进行了优化以使得修补结构具有更优的抗冲击性能。首先,基于连续损伤力学和粘结单元模型并结合VUMAT用户材料子程序构建了双面胶接修补CFRP层合板低速冲击三维有限元模型。然后,搭建了CFRP层合板低速冲击试验平台,讨论了试验力曲线以及冲击能量曲线的获得并通过试验验证了双面胶接修补CFRP层合板低速冲击有限元模型的正确性。其次,分别研究了单一补片参数(包括补片形状、补片大小、补片厚度以及补片偏转角)对修补结构抗冲击性能的影响,通过提取的层合板分层面积的大小以及吸收能量的多少来衡量修补结构抗冲击性能的优劣,研究结果表明:圆形补片修补结构具有较好的抗冲击性能;补片半径为2.5r时,修补结构吸收的能量和分层面积都较低;补片厚度为0.45mm,或者补片偏转角为0度时,修补结构表现出较好的抗冲击性能。最后,基于DOE(Design of Experiment,简称DOE)和Diffuse Approximation方法创建代理模型,通过优化分析,确定了在同时考虑补片厚度、补片半径和补片偏转角的情况下的最佳补片参数组合。优化结果表明:在同时考虑多个补片参数情况下,修补结构在补片半径为10.50mm、补片厚度为0.44mm以及补片偏转角为28.42°时具有最优抗冲击性能。

刘成龙[8](2018)在《复合材料层合板可靠性建模与分析》文中提出作为机械轻量化设计的重要选材之一,纤维增强复合材料在工程装备与产品中的应用日益广泛。对于复合材料层合板,由于复合材料组分材料存在各向异性和较大的性能分散性,在强度分析时,受到载荷、环境和层合结构等诸多不确定因素的影响,需要考虑较多的随机变量,通常情况下随机变量的统计信息与正态分布不尽相符,多呈非正态分布;基于层合单元的蔡-希尔强度准则和蔡-吴强度准则的功能函数多为非线性函数;层合板的失效单元之间以及各失效路径之间均存在失效相关性;此外在层合板失效过程中,往往伴随着载荷的转移和再分配等问题。这些给复合材料层合板的可靠性分析带来了一定困难,传统的可靠性分析方法并不能有效解决这些难题。因此,对复合材料层合板可靠性分析方法的研究至关重要。首先,介绍了复合材料层合板可靠性分析的国内外研究进展,由于复合材料层合板可靠性分析涉及多变量、非正态、非线性功能函数和失效相关性等问题。针对分析难题引入通用生成函数法,提出了复合材料层合板可靠性分析的通用生成函数法。其次,分别构造描述载荷、抗力和抗力序列等概率分布的通用生成函数,定义相应通用生成函数的复合算子。通过通用生成函数的复合运算,根据复合材料层合板的首/终层失效假定,结合层合单元的Tsai-Hill强度理论,建立层合板可靠性分析模型。该方法适用于含有众多随机变量(包含非正态随机变量)且功能函数为非线性的结构系统可靠性分析,考虑了层合板失效路径之间因含有共同失效单元,以及失效路径内部各失效单元因共享同一随机载荷源而引起的失效相关性,通过K-means聚类和同类项合并技术显着缩减了计算成本从而提高效率。结合本方法给出具体算例,分析结果表明:可靠度值与传统一次可靠度方法相比更接近蒙特卡罗法仿真结果。最后,对具体的玻璃/环氧树脂(1200tex/NPES-901)层合板进行拉伸试验,获得材料参数。基于首层失效假定,对铺设角为(90°/0°/90°)的层合板,进行了理论可靠性仿真。在不同拉伸载荷作用下,对铺设角为(90°/0°/90°)的层合板进行了单向拉伸实验,试验的可靠度结果与理论仿真结果进行了对比,验证了本方法的准确性。

王晓军,马雨嘉,王磊,邱志平[9](2018)在《飞行器复合材料结构优化设计研究进展》文中进行了进一步梳理随着飞行器设计要求的日益提高,且服役环境异常严酷,发展新型材料和新结构迫在眉睫,而复合材料凭借高比强度、高比刚度、耐疲劳、抗腐蚀等优点,在现代飞行器结构的设计与制造中得到了广泛应用.复合材料结构的可设计性为设计人员提供了更为广阔的设计空间.因此,复合材料结构的优化设计问题逐渐受到国内外科研工作者的热烈讨论.本文针对国内外在复合材料结构优化设计理论方面取得的成果进行了系统的综述,主要内容包括安全系数优化设计、可靠性优化设计及鲁棒优化设计,分别阐述了以上优化理论在复合材料结构优化设计领域的应用,探讨了3种优化设计理念之间的继承与发展关系,并分析了复合材料结构优化设计当前存在的主要问题和今后的发展方向.

刘兴宇[10](2016)在《飞机复合材料加筋结构失效机理与优化设计》文中认为复合材料薄壁加筋结构能充分发挥层合板结构可设计性好的优点,并易于实现高效减重,目前已成为航空航天结构中广泛应用的轻质复合材料结构形式。该类结构的合理应用涉及加筋形式与截面设计、工艺制备、选型分析、结构优化和承载能力验证等多个环节,其中,在各个环节都涉及到一些关键力学问题。解决好这些基本问题可以极大提高此类结构的承载效率,大幅提高减重效果。本文首先以复合材料帽型加筋壁板结构为例,开展了硅橡胶热膨胀成型工艺固化过程中树脂压力研究,探讨了其中的关键工艺力学问题;对不同截面形式的单向加筋壁板结构在轴压载荷下的破坏过程进行了试验验证和有限元数值仿真模拟,获得了不同截面形式单向加筋壁板的失效行为特征,分析了其失效机理;进而选取帽型和工字型两种典型加筋壁板结构,开展了优化设计研究,并针对工字型复合材料加筋壁板进行了单轴载荷多约束条件下的结构效率分析,得到了一些有益的结论;在单向加筋壁板力学性能研究的基础上,开展了格栅加筋结构的力学性能分析和总体屈曲性态研究,并开发了应用分析软件。具体工作包含以下四个方面:(1)采用硅橡胶热膨胀工艺制备了碳纤维复合材料加筋壁板,利用不同尺寸的硅胶芯模及在线树脂压力测试系统测试,分析了成型过程中硅胶芯模热膨胀压力和复合材料制件内部树脂压力的变化规律,考察了硅胶芯模截面设计对加筋壁板成型压力的影响。结果表明:采用在线树脂压力测试系统,可实现复合材料制件内部树脂压力的测试;工艺间隙和硅橡胶内的温度分布对树脂压力及硅橡胶的热胀压力有重要影响。面向制备碳纤维复合材料帽型长桁壁板采用硅橡胶热膨胀工艺,实现产品形状和尺寸的精度控制,有效降低加筋壁板的制造缺陷的实际工程问题。对不同形式的硅胶软模在固化升温过程中的形状和尺寸变化进行了数值仿真分析,分析结果对实现最佳维型效果的硅胶软模细节设计具有参考价值,对减少利用试验进行不断试错的过程、提高生产效率具有重要意义。(2)采用试验与数值计算相结合的方法,研究了工型和帽型等复合材料单向加筋壁板在压缩载荷作用下的屈曲行为和破坏模式。采用无损检测光学手段来非接触探测壁板表面的全场屈曲挠度,捕捉屈曲模态演化过程和破坏模式,基于光学原理进行了数据分析和图像还原;建立了基于有限元分析平台的数值模拟方法,预测了帽型加强筋壁板复合材料结构的屈曲与后屈曲行为,用定量的试验数据来对比数值预测的壁板屈曲形状,对比试验和数值分析的位移的差异性,得到了此类结构在静压缩载荷作用下的破坏机理。(3)针对工型和帽型加筋壁板的几何参数对结构破坏模式和承载能力的影响开展了系统研究,并开展了复合材料格栅加筋结构的力学分析方法研究;通过建立复合材料单向加筋壁板单元的基本力学假设和计算分析模型,提出了一种多约束条件下进行结构效率快速分析的方法,并利用该方法对典型的复合材料单向加筋壁板结构进行了结构效率分析,得到了其结构效率随各设计参数的变化趋势和相对最优结构参数。综合考虑筋条总体稳定性、局部稳定性、结构静强度约束及其之间相互影响,并在基本假设的基础上将复合材料结构离散变量转化为独立的连续设计变量,使得结构力学性能分析和优化设计大为简化,最后和试验及有限元分析所得结果进行比较,吻合得较好。本研究结果为复合材料加筋板设计提供了直接参考,具有较好的实际工程应用和参考价值。(4)面向工程应用,在CATIA和PATRAN/NATRAN软件的基础上,经过二次开发,编制了能够快速完成CAD建模、CAE建模和分析、校核以及优化的通用CAE分析和优化软件。软件所有的建模操作和图形展示均在基于CAD建模软件CATIA中完成;并根据用户创建的CAD模型通过后台接口程序自动调用有限元建模软件PATRAN创建对应的有限元模型,然后再调用有限元分析软件NASTRAN完成模型的位移、应力/应变分析。最后,软件将自动调用校核模型完成结果的校核工作并将计算结果用图形化的方式展现在CATIA图形显示区。在完成静强度分析后,软件将辅助用户创建优化用的简化模型,并根据既定的优化策略和优化算法完成优化设计。该软件能完成机翼、尾翼及机身等飞机结构的建模、分析、校核及优化工作。

二、基于最终失效强度的层合板结构的鲁棒优化分析(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、基于最终失效强度的层合板结构的鲁棒优化分析(论文提纲范文)

(1)基于可靠性的玻璃纤维增强塑料夹砂管涵优化设计及优化算法研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 纤维增强塑料管的研究背景
        1.1.1 研究的意义
        1.1.2 研究的目的
    1.2 纤维增强塑料管发展及研究现状
        1.2.1 纤维增强塑料管力学性能研究现状
        1.2.2 纤维增强塑料管长期性能研究现状
        1.2.3 纤维增强塑料管疲劳分析研究现状
        1.2.4 纤维增强塑料管失效评估研究现状
        1.2.5 玻璃纤维增强塑料夹砂管涵国内外研究现状
    1.3 课题研究内容、方法
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 研究方法
第2章 玻璃纤维增强塑料夹砂管涵的理论研究
    2.1 单层纤维缠绕复合材料理论
        2.1.1 正交各向异性弹性体的应力-应变关系
        2.1.2 单层材料任意方向的应力-应变关系
    2.2 多层纤维缠绕层合板理论
        2.2.1 层合板壳应力-应变关系
        2.2.2 层合板壳刚度特性
    2.3 玻璃纤维增强塑料夹砂管涵分析理论研究
        2.3.1 各单层材料力学参数分析
        2.3.2 层合管壁刚度特性
    2.4 本章小结
第3章 可靠性分析
    3.1 结构可靠性理论
    3.2 可靠度分析
    3.3 结构可靠度计算方法
        3.3.1 解析法
        3.3.2 数值模拟法
    3.4 层合结构可靠性分析
    3.5 本章小结
第4章 鲸鱼优化算法研究
    4.1 鲸鱼优化算法基本描述
    4.2 鲸鱼算法的原理及实现
        4.2.1 鲸鱼的包围捕食
        4.2.2 鲸鱼的气泡捕食
        4.2.3 搜索猎物(全局搜索)
        4.2.4 基本鲸鱼优化算法流程
    4.3 基于自适应权重的鲸鱼算法改进
        4.3.1 自适应调整权重
        4.3.2 仿真对比
    4.4 本章小结
第5章 基于改进鲸鱼算法的管道优化设计
    5.1 层合结构可靠性优化问题描述
    5.2 基于最终失效准则的FRPM管涵可靠性分析
    5.3 基于改进鲸鱼算法的FRPM管涵可靠性优化
        5.3.1 优化问题描述
        5.3.2 可靠性优化
    5.4 本章小结
结论与展望
    结论
    展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果
致谢
作者简介

(2)复合材料连接结构动力学特性研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究目的和意义
    1.2 结合面力学模型的研究现状
    1.3 螺栓连接结构动力学特性的研究现状
    1.4 复合材料连接性能的研究现状
    1.5 本文主要研究内容安排
2 各向异性复合材料的弹性特性分析
    2.1 层合板复合材料的定义与特性
    2.2 层合板复合材料的本构关系及刚度推导
        2.2.1 单层复合材料的应力-应变关系
        2.2.2 层合板的应力-应变关系
        2.2.3 层合板的刚度
    2.3 层合板的刚度计算算例
        2.3.1 复合材料力学性能参数
        2.3.2 层合板的刚度系数计算
    2.4 层合板三维等效弹性常数推导
        2.4.1 三维等效弹性常数理论
        2.4.2 算例分析及算法验证
        2.4.3 T300/7901材料层合板等效弹性常数
    2.5 本章小结
3 界面及连接结构动力学建模
    3.1 粗糙表面接触模型分析
        3.1.1 粗糙表面法向接触模型分析
        3.1.2 粗糙表面切向接触模型分析
    3.2 基于Iwan模型的接触界面力学建模
    3.3 载荷作用下接触界面恢复力计算
        3.3.1 单调载荷作用下的恢复力计算
        3.3.2 循环载荷作用下的恢复力计算
    3.4 基于二维Iwan模型单元的连接结构解析建模
    3.5 本章小结
4 复合材料机械连接结构动力学仿真
    4.1 复合材料机械连接结构有限元建模
        4.1.1 有限元仿真前处理软件分析
        4.1.2 真实铺层结构的有限元建模
        4.1.3 等效材料参数的有限元建模
        4.1.4 考虑螺栓预紧的接触分析
    4.2 复合材料螺栓连接结构固有特性仿真
        4.2.1 主弹性模量比对固有频率的影响
        4.2.2 铺层顺序对固有频率的影响
        4.2.3 结合部参数对固有频率的影响
    4.3 复合材料螺栓连接结构动力学响应分析
        4.3.1 谐响应分析
        4.3.2 瞬态响应分析
    4.4 本章小结
5 复合材料连接结构动力学实验及结合面参数辨识
    5.1 实验条件
    5.2 复合材料板及其连接结构模态测试
        5.2.1 模态测试技术
        5.2.2 单板模态测试
        5.2.3 连接结构模态测试
    5.3 复合材料板连接结构谐响应测试
        5.3.1 谐响应测试试验台设计
        5.3.2 谐响应实验测试
    5.4 力状态映射法结合面参数辨识
        5.4.1 结合面参数辨识方法
        5.4.2结合面参数辨识实验
    5.5 本章小结
结论
展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢

(3)全复合材料机体构型及参数优化(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
注释表
缩略词
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 拓扑优化理论与应用
        1.2.1 拓扑优化理论
        1.2.2 应用现状
    1.3 结构优化理论的数学模型
        1.3.1 设计变量
        1.3.2 目标函数
        1.3.3 约束条件
    1.4 复合材料的应用
    1.5 复合材料结构优化理论与应用现状
        1.5.1 复合材料结构优化理论
        1.5.2 研究现状
    1.6 本文主要研究内容
第二章 复合材料层合板设计基本理论
    2.1 层合板结构特性
    2.2 层合板刚度特性
    2.3 层合板铺层设计原则
    2.4 变厚度层合板设计
    2.5 MSC.PATRAN/NASTRAN结构优化设计方法
    2.6 本章小结
第三章 全机主要部件结构方案设计
    3.1 机身典型结构型式
    3.2 机翼典型结构型式
    3.3 受力构件布置的若干原则
    3.4 各主要部件结构拓扑优化
        3.4.1 机翼及垂尾拓扑优化
        3.4.2 机身拓扑优化
        3.4.3 平尾拓扑优化
    3.5 机体结构参考方案确定
        3.5.1 机翼结构方案
        3.5.2 垂尾结构方案
        3.5.3 机身结构方案
        3.5.4 平尾结构方案
    3.6 本章小结
第四章 机体初始结构计算分析
    4.1 全机结构有限元模型简化
        4.1.1 有限元模型建立方法
        4.1.2 建模过程常见问题及解决方法
    4.2 结构选材
    4.3 载荷处理
        4.3.1 多点排方法简介
        4.3.2 结构载荷处理
    4.4 机翼结构受力分析
        4.4.1 初始0°铺层主方向角度1计算分析
        4.4.2 初始0°铺层主方向角度2计算分析
        4.4.3 初始0°铺层主方向角度3计算分析
        4.4.4 初始0°铺层主方向角度4计算分析
    4.5 前机身初始结构受力分析
    4.6 后机身及垂尾初始结构受力分析
    4.7 平尾初始结构受力分析
    4.8 本章小结
第五章 复合材料机体结构参数优化
    5.1 复合材料结构参数优化设计
        5.1.1 机体结构参数优化设计数学模型
        5.1.2 机翼结构参数优化设计
        5.1.3 前机身结构参数优化设计
        5.1.4 后机身结构参数优化设计
        5.1.5 平尾结构参数优化设计
    5.2 铺层连续性设计
        5.2.1 机翼前梁铺层连续性设计
        5.2.2 机翼蒙皮铺层连续性设计
    5.3 结果分析
第六章 总结与展望
    6.1 本文总结
    6.2 工作展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文

(5)基于OptiStruct的地铁车车头结构优化设计(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
        1.1.1 课题研究的背景
        1.1.2 课题研究的意义
    1.2 相关研究现状及应用
        1.2.1 复合材料在列车上的应用发展
        1.2.2 轨道车辆性能分析的研究现状
        1.2.3 复合材料优化设计的研究现状
        1.2.4 复合材料优化设计在轨道车辆上的研究现状
        1.2.5 结构可靠性分析的研究现状
    1.3 论文的主要研究内容
        1.3.1 论文的主要内容
        1.3.2 论文的技术路线
    本章小结
第二章 复合材料分析与软件实现
    2.1 各向异性弹性力学基础
    2.2 单层复合材料的宏观力学分析
        2.2.1 单层复合材料的应力应变关系
        2.2.2 单层复合材料的强度理论
    2.3 层合板的宏观力学分析
        2.3.1 经典层合板理论
        2.3.2 经典层合板刚度分析
        2.3.3 经典层合板强度分析
    2.4 OptiStruct结构优化方法
    本章小结
第三章 地铁车车头结构性能分析及优化设计
    3.1 地铁车车头结构的静强度分析
        3.1.1 车头有限元模型
        3.1.2 载荷工况
        3.1.3 静强度仿真分析
    3.2 扶手和脚蹬结构的静强度分析
        3.2.1 提取子模型
        3.2.2 静强度仿真分析
    3.3 脚蹬结构的可靠性分析及优化
        3.3.1 结构可靠性分析理论
        3.3.2 基于Monte Carlo法的脚蹬可靠性分析
        3.3.3 脚蹬结构的尺寸优化
    本章小结
第四章 复合材料车头外罩的等代设计
    4.1 玻璃纤维车头外罩结构性能分析
        4.1.1 外罩玻璃纤维铺层的确定
        4.1.2 外罩结构性能分析
    4.2 混杂纤维复合材料
        4.2.1 混杂纤维复合材料分类
        4.2.2 混杂效应
    4.3 车头外罩的等代设计
        4.3.1 全碳纤维等代设计
        4.3.2 玻碳层间混杂纤维等代设计
        4.3.3 玻碳夹芯混杂纤维等代设计
        4.3.4 三种等代方案结果对比分析
    本章小结
第五章 复合材料车头外罩的结构优化设计
    5.1 复合材料层合板的结构优化设计
        5.1.1 优化设计问题数学基础
        5.1.2 结构优化设计流程
    5.2 玻碳层间混杂外罩的结构优化设计
        5.2.1 铺层的自由尺寸优化
        5.2.2 铺层的尺寸优化
        5.2.3 铺层的次序优化
    5.3 玻碳夹芯混杂外罩的结构优化设计
        5.3.1 铺层的自由尺寸优化
        5.3.2 铺层的尺寸优化
        5.3.3 铺层的次序优化
    5.4 两种铺层方案优化结果对比分析
    本章小结
结论与展望
    结论
    展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术成果
致谢

(6)复合材料层合板结构分析与优化设计(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 立题背景及研究意义
    1.2 国内外研究进展
        1.2.1 层合板分析理论研究
        1.2.2 层合板振动特性研究
        1.2.3 层合板优化设计研究
    1.3 本文主要研究内容
2 层合板理论与有限元推导
    2.1 单层复合材料的本构关系
    2.2 层合板理论
        2.2.1 经典层合板理论
        2.2.2 一阶剪切变形理论
    2.3 层合板有限元推导
        2.3.1 单元位移模式
        2.3.2 应变的结点位移表示
        2.3.3 有限元平衡方程
        2.3.4 层合板的应力计算
    2.4 有限元程序编写和静力算例验证
        2.4.1 有限元程序编写及流程图
        2.4.2 静力算例验证与分析
    2.5 小结
3 层合板自由振动分析
    3.1 层合板的自由振动方程
    3.2 层合板自由振动算例验证
        3.2.1 层合板自由振动分析及验证
        3.2.2 含弹性支撑的层合板自由振动分析及验证
    3.3 不同参数对层合板基频的影响研究
        3.3.1 铺层数目对层合板基频的影响研究
        3.3.2 铺设方式对层合板基频的影响研究
        3.3.3 边界条件对层合板基频的影响研究
    3.4 小结
4 层合板强迫振动分析计算
    4.1 强迫振动分析方法
        4.1.1 振型叠加法
        4.1.2 逐步积分法
        4.1.3 频域分析法
    4.2 常用阻尼系统类型
    4.3 强迫振动算例验证及分析
        4.3.1 逐步积分法进行算例分析
        4.3.2 频域分析法进行算例分析
    4.4 小结
5 层合板结构优化设计
    5.1 优化设计理论
    5.2 优化设计数学模型
    5.3 优化分析方法
        5.3.1 Ansys优化
        5.3.2 遗传算法优化
        5.3.3 遗传算法与Ansys联合优化
    5.4 结构优化算例
        5.4.1 尺寸优化
        5.4.2 铺层优化
    5.5 小结
结论
参考文献
附录A 程序框图
附录B 程序代码
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢

(7)双面胶接修补CFRP层合板结构抗冲击性能的影响因素研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 复合材料抗冲击性能研究现状
    1.3 复合材料胶接修补结构研究现状
    1.4 复合材料结构优化研究现状
    1.5 本文的研究内容
2 双面胶接修补CFRP层合板有限元模型的建立
    2.1 引言
    2.2 CFRP层合板损伤理论
        2.2.1 CFRP层合板结构特点
        2.2.2 CFRP层合板层内损伤失效准则
        2.2.3 CFRP层合板材料性能的渐进退化
        2.2.4 CFRP层合板层间损伤失效准则
    2.3 ABAQUS有限元软件用户自定义材料子程序
    2.4 双面胶接修补CFRP层合板有限元模型的建立
    2.5 小结
3 双面胶接修补CFRP层合板结构低速冲击有限元模型试验验证--
    3.1 引言
    3.2 低速冲击试验
        3.2.1 试件准备
        3.2.2 CFRP层合板低速冲击试验平台构建
        3.2.3 试验过程
        3.2.4 低速冲击试验数据处理
    3.3 双面胶接修补CFRP层合板结构低速冲击有限元模型
    3.4 低速冲击有限元模型的试验验证
    3.5 小结
4 不同补片参数下双面胶接修补层合板结构抗冲击性能的研究
    4.1 引言
    4.2 补片参数对双面胶接修补CFRP层合板结构抗冲击性能的影响
        4.2.1 CFRP层合板无修补结构的低速冲击仿真结果
        4.2.2 补片形状对双面胶接修补CFRP层合板结构抗冲击性能的影响
        4.2.3 补片大小对双面胶接修补CFRP层合板结构抗冲击性能的影响
        4.2.4 补片厚度对双面胶接修补CFRP层合板结构抗冲击性能的影响
        4.2.5 补片偏转角对双面胶接修补CFRP层合板结构抗冲击性能的影响
    4.3 小结
5 基于代理模型的修补结构补片参数的设计优化
    5.1 引言
    5.2 基于DOE和Diffuse Approximation方法构建代理模型
    5.3 补片参数设计优化
    5.4 优化修补结构抗冲击性能的验证
    5.5 小结
6 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 主要创新点
    6.3 展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果

(8)复合材料层合板可靠性建模与分析(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究概况
        1.2.1 结构可靠性研究
    1.3 本文研究内容和技术路线
        1.3.1 本文研究内容
        1.3.2 本文的技术路线
第二章 关键技术
    2.1 UGF法理论
        2.1.1 UGF法国内外研究现状
        2.1.2 UGF法定义
        2.1.3 UGF的计算复杂度
        2.1.4 UGF复合算子特性
        2.1.5 UGF法系统可靠度计算
        2.1.6 算例
    2.2 K-means聚类技术
    2.3 本章小结
第三章 复合材料层合板结构分析
    3.1 经典层合板理论概述
        3.1.1 正交各向异性材料的应力应变关系
        3.1.2 单层材料任意方向的应力应变关系
        3.1.3 层合板的刚度
    3.2 正交各项异性单层材料的强度理论
        3.2.1 最大应力理论
        3.2.2 最大应变理论
        3.2.3 Tsai-Hill强度理论
        3.2.4 Hoffman强度理论
        3.2.5 Tsai-Wu强度理论
        3.2.6 Tan强度理论
    3.3 单层材料的刚度退化准则
    3.4 本章总结
第四章 可靠性分析
    4.1 结构可靠性理论
        4.1.1 结构可靠性定义
        4.1.2 结构可靠性分析过程
        4.1.3 结构可靠性的计算方法
    4.2 结构系统可靠性分析
        4.2.1 结构系统可靠性分析的理想化处理
        4.2.2 失效相关性的结构系统可靠性
    4.3 复合材料可靠性分析
        4.3.1 组件和系统定义
        4.3.2 失效路径及失效相关性
        4.3.3 层合板强度分析
        4.3.4 首层失效可靠性建模
        4.3.5 终层失效可靠性建模
    4.4 算例分析
        4.4.1 单层板的可靠性分析
        4.4.2 基于首层失效的层合板结构的可靠性分析
        4.4.3 基于终层失效的层合板结构的可靠性分析
    4.5 本章小结
第五章 1200tex/NPES-901 层合板可靠性的理论仿真和实验验证
    5.1 引言
    5.2 实验试样与设备
        5.2.1 试样制备
        5.2.2 实验设备
    5.3 实验过程
    5.4 单层板材料主方向弹性常数测定
        5.4.1 E_1、E_2、X_T和Y_T的测定
        5.4.2 v_(21)的测定
        5.4.3 G_(12)和S的测定
    5.5 (90°/0°/90°)层合板的可靠性分析
        5.5.1 (90°/0°/90°)层合板可靠性的理论分析
        5.5.2 (90°/0°/90°)层合板可靠性的实验验证
    5.6 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 工作展望
参考文献
攻读学位期间研究成果
致谢

(10)飞机复合材料加筋结构失效机理与优化设计(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 复合材料及其典型的薄壁加筋结构
        1.1.2 复合材料加筋板壳结构的力学特点
        1.1.3 复合材料加筋板壳结构在航空航天飞行器中的应用
    1.2 国内外相关研究现状综述
        1.2.1 复合材料加筋结构成型工艺研究与应用
        1.2.2 复合材料薄壁加筋结构破坏模式及失效载荷的预测方法
        1.2.3 复合材料加筋板屈曲模态的光学形貌测量基本理论
        1.2.4 复合材料薄壁加筋结构的优化设计方法
        1.2.5 复合材料格栅结构的力学行为研究
    1.3 论文主要研究内容
第二章 复合材料加筋壁板的热固化成型工艺研究
    2.1 引言
    2.2 复合材料工型长桁加筋壁板制备工艺研究
        2.2.1 复合材料工型加筋壁板结构介绍
        2.2.2 复合材料壁板制造工艺
    2.3 复合材料帽型长桁硅橡胶热膨胀成型工艺研究
        2.3.1 帽型长桁壁板形状误差对承载能力的影响
        2.3.2 复合材料制件固化过程树脂压力研究
        2.3.3 帽型长桁热固化成型硅胶软模变形仿真
    2.4 本章小结
第三章 典型复合材料单向加筋板的破坏模式和承载能力研究
    3.1 引言
    3.2 复合材料单向加筋板失效模式和承载能力数值仿真研究的基本理论
        3.2.1 复合材料强度理论
        3.2.2 复合材料屈曲理论和求解方法
        3.2.3 复合材料加筋板界面失效理论和分析方法
    3.3 轴压下复合材料单向加筋板承载能力试验测试
        3.3.1 复合材料单向加筋板承载能力测试技术
        3.3.2 复合材料工型加筋板的轴压试验
        3.3.3 复合材料帽型加筋板的轴压试验
        3.3.4 复合材料J型加筋板的轴压试验
    3.4 轴压下复合材料加筋板承载能力预测
        3.4.1 复合材料工型加筋板承载能力预测
        3.4.2 复合材料帽型加筋板承载能力预测
        3.4.3 复合材料J型加筋板承载能力预测
    3.5 本章小结
第四章 典型复合材料单向加筋壁板结构效率分析与优化设计
    4.1 引言
    4.2 典型复合材料单向加筋壁板的结构效率分析
        4.2.1 单向加筋力学分析模型
        4.2.2 典型单向加筋单元体结构效率分析和算例验证
    4.3 典型复合材料单向加筋壁板的结构优化设计
        4.3.1 帽型加筋板的工程优化设计
        4.3.2 工型加筋板的工程优化设计
    4.4 本章小结
第五章 受轴压载荷格栅加筋结构的力学性能分析与优化设计
    5.1 引言
    5.2 受轴压载荷格栅加筋结构的力学性能分析
        5.2.1 复合材料格栅结构的平铺等效刚度理论推导
        5.2.2 复合材料格栅结构总体稳定性分析研究
    5.3 复合材料格栅加筋板的总体稳定性参数化程序与实例分析
        5.3.1 参数化分析模块
        5.3.2 总体稳定性分析应用算例
    5.4 本章小结
第六章 复合材料薄壁加筋结构快速设计和优化的工程应用
    6.1 引言
    6.2 工具软件集成与开发
    6.3 功能与应用模式
        6.3.1 软件功能
        6.3.2 软件应用模式
    6.4 设计方案
        6.4.1 软件架构
        6.4.2 软件图形系统
        6.4.3 软件数据库系统
    6.5 案例验证
    6.6 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 全文总结
    7.2 创新点
    7.3 展望
参考文献
攻读博士学位期间已发表或录用的论文
攻读博士学位期间参与的科研项目
攻读博士学位期间获得的奖励
致谢

四、基于最终失效强度的层合板结构的鲁棒优化分析(论文参考文献)

  • [1]基于可靠性的玻璃纤维增强塑料夹砂管涵优化设计及优化算法研究[D]. 杜竞坤. 河北工程大学, 2021(08)
  • [2]复合材料连接结构动力学特性研究[D]. 金鑫. 大连理工大学, 2020(02)
  • [3]全复合材料机体构型及参数优化[D]. 史福特. 南京航空航天大学, 2020(07)
  • [4]复合材料支撑机翼撑杆位置与结构综合优化设计[J]. 肖志鹏,仇翯辰,周磊. 工程力学, 2019(09)
  • [5]基于OptiStruct的地铁车车头结构优化设计[D]. 温昕. 大连交通大学, 2019(08)
  • [6]复合材料层合板结构分析与优化设计[D]. 吴凯. 大连理工大学, 2019(02)
  • [7]双面胶接修补CFRP层合板结构抗冲击性能的影响因素研究[D]. 孙振辉. 郑州大学, 2019(08)
  • [8]复合材料层合板可靠性建模与分析[D]. 刘成龙. 江苏理工学院, 2018(01)
  • [9]飞行器复合材料结构优化设计研究进展[J]. 王晓军,马雨嘉,王磊,邱志平. 中国科学:物理学 力学 天文学, 2018(01)
  • [10]飞机复合材料加筋结构失效机理与优化设计[D]. 刘兴宇. 上海交通大学, 2016(03)

标签:;  ;  ;  ;  ;  

基于极限破坏强度的层合结构稳健优化分析
下载Doc文档

猜你喜欢