復(fù)合材料加筋板結(jié)構(gòu)的并行空間協(xié)同優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

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1、第４５卷第３期南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)Ｖｏｌ．４５Ｎｏ．３２０１３年６月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ＆ＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓＪｕｎ．２０１３復(fù)合材料加筋板結(jié)構(gòu)的并行空間協(xié)同優(yōu)化設(shè)計(jì)方法馮玉龍１，２２１程家林姚衛(wèi)星（１．南京航空航天大學(xué)飛行器先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)國(guó)防重點(diǎn)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室，南京，２１００１６；２．成都飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司技術(shù)中心，成都，６１００９２）摘要：提出了使用并行子空間協(xié)同優(yōu)化設(shè)計(jì)方法對(duì)復(fù)合材料加筋板結(jié)構(gòu)的布局參數(shù)和鋪層順序進(jìn)行協(xié)同優(yōu)化。該方法分為３步：（１）以筋條型式、數(shù)量、尺寸和鋪層厚度

2、為變量，考慮靜強(qiáng)度和穩(wěn)定性要求，建立３個(gè)并行的子優(yōu)化問題，實(shí)現(xiàn)了布局優(yōu)化；（２）以層合板的各鋪層角作為設(shè)計(jì)變量，考慮層合板的制造和工藝約束，以等效彎曲剛度為中間變量，實(shí)現(xiàn)了復(fù)合材料加筋板的蒙皮和筋條的鋪層順序優(yōu)化；（３）通過協(xié)調(diào)穩(wěn)定性約束，實(shí)現(xiàn)綜合優(yōu)化。本文完成了一個(gè)典型算例，算例結(jié)果表明，該方法不僅合理而且有很好的優(yōu)化效果。關(guān)鍵詞：復(fù)合材料；加筋板；布局優(yōu)化；并行子空間優(yōu)化方法；等效彎曲剛度；鋪層順序優(yōu)化中圖分類號(hào)：ＴＢ３２３文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Ａ文章編號(hào)：１００５－２６１５（２０１３）０３－０３６０－０７ＣｏｎｃｕｒｒｅｎｔＳｕｂｓｐａｃｅＯｐｔｉｍｕｍ

3、ＤｅｓｉｇｎＭｅｔｈｏｄｆｏｒＣｏｍｐｏｓｉｔｅＳｔｉｆｆｅｎｅｄＰａｎｅｌ１，２，ＣｈｅｎｇＪｉａｌｉｎ２，ＹａｏＷｅｉｘｉｎｇ２ＦｅｎｇＹｕｌｏｎｇ（１．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＦｕｎｄａｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅｆｏｒＮａｔｉｏｎａｌＤｅｆｅｎｓｅ－ＡｄｖａｎｃｅｄＤｅｓｉｇｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＦｌｉｇｈｔＶｅｈｉｃｌｅ，ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ＆Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ，２１００１６，Ｃｈｉｎａ；２．Ｒ＆ＤＣｅｎｔｅｒ，ＣｈｅｎｇｄｕＡｉｒｃｒａｆｔＩｎｄｕｓｔｒｉａｌ（Ｇｒｏｕ

4、ｐ）Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｃｈｅｎｇｄｕ，６１００９２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｏｎｃｕｒｒｅｎｔｓｕｂｓｐａｃｅｏｐｔｉｍｕｍｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄｆｏｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｔｉｆｆｅｎｅｄｐａｎｅｌｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍｄｅｓｉｇｎｐｒｏｃｅｓｓｉｓｄｅｃｏｍｐｏｓｅｄｉｎｔｏｔｈｒｅｅｓｔｅｐｓ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｓｈａｐｅ，ｎｕｍｂｅｒａｎｄｓｉｚｅｏｆｔｈｅｒｉｂｓａｒｅｓｅｔａｓｖａｒｉａｂｌｅｓｔｏｄｅａｌｗｉｔｈｌａｙｏｕｔｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｔｈｒｏｕｇｈｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇｔｈｒｅｅｓｕｂ－ｏ

5、ｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓｉｎｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｔａｔｉｃｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｓｔａｂｉｌｉｔｙｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅｓｔａｃｋｉｎｇｓｅｑｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｌａｍｉｎａｔｅｓｉｓｓｅｔａｓｖａｒｉａｂｌｅｔｏｄｅａｌｗｉｔｈｐｌｙｓｔａｃｋｉｎｇｓｅｑｕｅｎｃｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｋｉｎａｎｄｒｉｂｓｉｎｃｏｎｓｉｄ－ｅｒａｔｉｏｎｏｆｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓ．Ｔｈｅｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｂｅｎｄｉｎｇｓｔｉｆｆｎｅｓｓｉｓｓｅｔａｓｉｎ

6、ｔｅｒｍｅｄｉａｔｅｖａｒｉａｂｌｅ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｔｉｆｆｅｎｅｄｐａｎｅｌ，ｔｗｏｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓａｒｅｃｏｌ－ｌａｂｏｒａｔｉｖｅｌｙｏｐｔｉｍｉｚｅｄ．Ｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｏｆａｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｔｉｆｆｅｎｅｄｐａｎｅｌｕｎｄｅｒｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅａｎｄｓｈｅａｒｌｏａｄｉｎｇｉｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｔｏｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌ；ｓｔｉｆｆｅｎｅｄ

7、ｐａｎｅｌ；ｌａｙｏｕｔｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ；ｃｏｎｃｕｒｒｅｎｔｓｕｂｓｐａｃｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ；ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｂｅｎｄｉｎｇｓｔｉｆｆｎｅｓｓ；ｐｌｙｓｔａｃｋｉｎｇｓｅｑｕｅｎｃｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ加筋板結(jié)構(gòu)承載能力強(qiáng)、重量輕，在航空航天復(fù)合材料加筋板結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)變量較結(jié)構(gòu)中被廣泛使用，隨著復(fù)合材料日益廣泛的使多，不僅有連續(xù)變量，還有離散變量，且變量之間相用，復(fù)合材料加筋板的結(jié)構(gòu)布局優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)減輕飛互耦合，優(yōu)化設(shè)計(jì)的難度較大。傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)規(guī)劃法機(jī)重量具有很重要的意義?；驕?zhǔn)則法很難解決這類問題。近年來，國(guó)內(nèi)外的研基金項(xiàng)

8、目：國(guó)家自然科學(xué)基金（１１２０２０９８）資助項(xiàng)目；教育部長(zhǎng)江學(xué)者創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)基金（ＩＲＴ０９６８）資助項(xiàng)目。收稿