含概率不确定性的复合材料吸能结构优化设计方法研究

论文摘要

由于复合材料力学性能分散度较大、加工精度较低,复合材料薄壁吸能结构具有难以忽略的不确定性。为此,建立了考虑参数不确定性的复合材料薄壁吸能结构优化设计方法,旨在设计阶段识别参数的不确定性,并设计出具有最优吸能特性的薄壁吸能结构;首先,根据使用条件获取设计参数的范围,并利用中心组合实验设计确定设计参数的试验矩阵;然后,计算试验矩阵中每组设计参数吸能特性指标的平均值和标准差;接下来,分别确定不同复合材料薄壁结构设计参数组合与吸能特性指标的均值及标准差之间的响应面方程;最后,结合响应面方程和设计要求将其代入到优化后的数学表达式中,采用序列二次规划算法进行优化求解。以T700/3234复合材料薄壁圆管为研究对象,在规定特征尺寸范围内,分别对规定峰值载荷求比吸能最大,以及对规定峰值载荷求比吸能标准差最小问题,进行了优化求解,验证了所提方法的实用性。

论文目录

• 1 复合材料薄壁结构不确定参数的来源
• 2 含不确定参数复合材料薄壁结构吸能特性评估方法
•   2.1 中心组合试验设计
•   2.2 确定响应面方程
• 3 复合材料薄壁结构吸能特性优化流程
• 4 算例研究
•   4.1 建立基准有限元分析模型
•   4.2 考虑参数不确定性优化设计时的试验矩阵
• 5 不确定性优化数学表达式的确定
•   5.1 均值最大为目标优化设计数学表达式
•   5.2 均值最大复合材料圆管优化设计算例
•   5.3 标准差最小为目标优化设计数学表达式
•   5.4 标准差最小复合材料圆管优化设计算例
•   5.5 考虑载荷不确定性的优化设计数学表达式
•   5.6 受载荷不确定影响最小的复合材料圆管优化设计算例
• 6 结 论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 冯振宇,苏璇,赵彦强,解江,牟浩蕾

关键词: 复合材料薄壁吸能结构,不确定性,吸能特性,规划算法,优化设计

来源: 振动与冲击 2019年11期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅱ辑,工程科技Ⅰ辑

专业: 材料科学

单位: 民航航空器适航审定技术重点实验室

基金: 中国民航局科技项目(MHRD20140207),中央高校基本科研业务费中国民航大学专项项目(Y17-11),中国民航大学科研启动基金(2017QD10S),中国民航大学天津市民用航空器适航与维修重点实验室开放基金资助

分类号: TB34

DOI: 10.13465/j.cnki.jvs.2019.11.016

页码: 101-109+139

总页数: 10

文件大小: 2169K

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