基于分区域优化模型的复合材料纺锤杆结构优化设计

本文对航天结构上使用的复合材料纺锤杆优化设计问题进行了研究。在结构层面,复合材料纺锤杆的截面沿轴向是变化的,在材料层面,杆件由各向异性的复合材料制作而成,因此,复合材料纺锤杆的优化设计相比传统材料杆存在更多的特点和难点。针对复合材料纺锤杆优化设计问题的特点和难点,提出了针对性的分区域优化模型,拓宽了优化设计的空间;建立了基于MATLAB和Ansys的优化设计方法,实现了复合材料纺锤杆的智能优化设计。优化结果表明,基于本文提出的优化设计模型和方法,纺锤杆较初始设计减重39.0%,较以往模型减重15.9%,证明了优化设计模型的优越性和优化设计方法的可行性。     

基于Aerobook的复合材料机身壁板优化和校核

大型复合材料飞机机体结构强度优化设计自由度大,强度设计要求高;基于Aerobook软件平台,对复合材料机身壁板进行了优化和校核,针对长桁截面尺寸相对于设计目标敏感度低的问题,对帽型长桁截面尺寸优化进行了研究分析并给出了截面尺寸优化解决方案,为复合材料结构的优化设计和快速迭代提供了可行的解决方案。     

基于遗传算法的层压板强度优化设计

本文的主要目的是研究遗传算法的优化机理并将遗传算法应用到复合材料层压板铺层的优化设计中。在深入理解力学原理,熟悉掌握数值计算方法的基础上对层压板进行强度优化设计。因此,在深入研究单层复合材料以及叠层复合材料的弹性特征理论基础和改进的遗传算法优化理论之后,针对复合材料层压结构遗传算法优化设计中层压结构参数具有离散型的特点,提出了适合复合材料层压结构遗传算法优化设计的整数编码策略,以整数来表征层压结构参数,这种编码方式简单直观、使用方便、易于进行遗传算法的交叉及变异操作。在分析层压结构强度的基础上,针对结构强度优化的目标构造了可用于遗传算法的适应度函数。同时参考了一定的铺层规则,在铺层角度限制为工程中常用的四种角度的前提下,应用遗传算法对层压板进行了铺层优化设计。设计结果表明,由于遗传算法特有的处理离散型问题的优势,在层压板铺层的优化设计中应用遗传算法是可行和可信的。     

基于HAJIF系统的复合材料机翼结构优化

复合材料是高度各向异性材料,其结构设计和分析方法等与金属结构存在诸多差异。尤其在复合材料结构优化过程中,强度、稳定性等设计因素众多,导致结构优化设计工作繁琐、优化效率不高。对于需要考虑大量强度约束的复合材料机翼结构初步设计,如何快速获取初始铺层方案成为制约复合材料机翼结构设计的关键之一。针对复合材料机翼结构初始方案快速获取的问题,构建了基于"设计区-关键元"思想的复合材料机翼结构二级优化设计方法,以层合板理论为基础,引入复合材料许用值工程算法,基于工程准则法,构建了复合材料铺层厚度及铺层比例的二级优化策略,基于自主结构分析软件HAJIF系统的有限元求解器,提出了基于全内存数据存取的复合材料结构二级优化方法,完善并开发了复合材料结构铺层优化设计软件。考虑典型复合材料机翼各个设计区强度约束,应用开发的软件完成了机翼结构复合材料壁板铺层厚度及铺层比例快速优化,为机翼精细化设计提供了技术及工具支撑。     

用于汽车的GMT新技术

汽车车顶内衬基材经过了多年的研究和改进来满足汽车工业对此基材在结构、声学、设计灵活性、成本和美学方面的要求。在过去几年中,GMT(玻纤毡增强热塑性塑料)复合材料在此市场中的占有率超过了聚氨酯基材。GMT提供了优异的比强度、耐化学性和抗冲击性能,因而受到用户的欢迎。     

乐器用玻璃纤维/桦木单板复合材料的制备及性能

利用桦木与玻璃纤维进行复合加工,制备一种能够广泛应用于乐器加工领域的新型复合材料,探讨了该类型材料中玻璃纤维的结构变化对制备的复合材料声学性能的影响。通过综合分析该玻璃纤维/桦木单板复合材料各项声学振动性能指标,探讨了该复合材料替代传统乐器制备用木材的可行性。     

基于改进差分进化算法的复合材料结构优化设计

提出了一种改进的S形变异差分进化算法并对该算法在复合材料结构优化方面的应用进行了研究。首先,分析了控制参数对差分进化算法收敛性和寻优能力的影响机理;其次,针对控制参数对差分进化算法的影响机理,借鉴生物繁殖的"S形曲线"规律,提出变异率的"S形曲线"变化趋势,提出改进的差分进化算法SDE,数值算例证明该算法具有较好的全局寻优能力;最后,针对复合材料结构优化设计问题,建立了基于SDE算法的优化计算系统,利用该优化计算系统对某空间运载器复合材料构件进行了优化设计,优化结果较初始设计质量减小36.5%。     

钛白工程用大型酸解罐玻璃钢盖子设计

酸解罐玻璃钢盖子作为加筋复合材料板壳,应用解析方法很难求解。本文利用有限单元位移法,采用复合材料四节点厚壳单元建立模型,计算时忽略剪切变形的影响,考虑了壳体薄膜应力应变和弯曲应力应变之间的耦合效应,对酸解罐玻璃钢盔子进行了结构优化设计,从而充分发挥了复合材料结构的可设计性。     

基于改进双种群遗传算法的复合材料层合板铺层优化设计

针对复合材料层合板铺层优化设计过程中易出现的算法早熟及收敛慢的问题,结合多种群遗传算法和自适应遗传算法,提出一种引入自适应算子的改进双种群遗传算法。在算法过程中以对称复合材料层合板为例进行验证,通过Patran建立有限元初始模型,采用Matlab编写遗传算法主程序及数据传递程序,实现对Nastran的输入输出文件的读写,并在以Tsai-Wu准则为基础确立的适应度函数下,对复合材料层合板的铺层顺序进行优化。对比传统遗传算法,结果表明该改进算法能够明显提高优化效率,并能够有效收敛于全局最优解,对解决复合材料结构优化设计问题有一定的指导意义。     

基于Optistruct的碳纤维复合材料包装箱结构优化设计

本文基于Optistruct结构优化技术,采用碳纤维复合材料进行了某特种包装箱的结构设计。结合包装箱结构设计的技术指标要求,提出了多阶段的优化设计方法。多阶段优化设计包括形貌优化、尺寸优化和铺层优化。在箱体的概念设计阶段,通过形貌优化获得了满足箱体刚度的加筋结构;针对基于铺层的碳纤维复合材料的可设计性能,在箱体的细节设计阶段,通过尺寸优化和铺层优化分别获得了复合材料各个铺层角度的最佳铺层厚度尺寸和复合材料箱体的最佳铺层方式。最终,通过有限元数值分析验算,结构设计的结果满足设计要求。     

碳纤维产业现状分析

对结构用材料力学性能的比较表明,碳纤维的优势主要是具有高比刚度,因此成为结构轻量化的最佳选择,其主要应用对象应是兼具减重和变形要求的结构。碳纤维复合材料产品能被市场接受的前提是其全寿命成本优于其他材料制造的产品,复合材料民机结构的发展史表明,通过材料、设计和制造工艺综合研究,低成本复合材料技术已实现了产业化,从而实现了在民用飞机结构中的大规模应用,碳纤维复合材料在工业领域的大规模应用也将指日可待。并指出目前国内碳纤维力学性能稳定性评价体系的问题,对国产碳纤维进入工业应用设置了不合理的障碍,因此需开展此项研究。     

2MW风机叶片梁帽与腹板的强度优化设计

近年来,遗传算法发展成为一种比较普及的优化算法,遗传算法的主要特点是:稳定性好、通用性强、全局收敛性较优。在本篇论文中,比较详细地描述了遗传算法的优化机理,而且在大型风机复合材料叶片的梁帽与腹板的强度优化设计中应用了遗传算法的优化机理。考虑到层压板的结构参数具有离散型特征,所以在复合材料层压板结构优化设计中应用遗传算法时,适宜地提出了整数编码策略,使用整数编码策略来进行复合材料层压结构的遗传算法优化设计。所谓整数编码,即复合材料层压结构的参数用整数来表征。使用整数编码策略的主要优点有:直观、方便、遗传算法的交叉、变异操作比较容易地进行。在此之外,还构造了适应度函数以用于遗传算法,最终达到了叶片梁帽和腹板结构强度优化的目标。本论文展示了基于遗传算法的大型风机复合材料叶片梁帽与腹板的强度优化设计的诸多优势。想要进行强度优化设计,首先要深入理解力学原理,同时也要掌握数值计算方法。在深入了解单层复合材料与叠层复合材料的弹性理论基础,以及在仔细研究改进的遗传算法优化理论基础之上,设定了一定的铺层规则,仅将工程中常用的四种角度作为限定的铺层角度,应用遗传算法对2MW风机复合材料叶片的梁帽和腹板进行了强度优化设计。本文的最后计算结果表明,由于遗传算法在处理离散型问题方面的特有优势,故在2MW风机叶片的梁帽和腹板的强度优化设计中,使用遗传算法进行强度优化设计是可行和可信的。     

竞赛机翼结构的优化设计与验证

要使复合材料轻质高强的优势得到充分发挥,在给定设计条件下开展复合材料结构的优化设计研究是十分必要的。以SAMPE超轻复合材料竞赛机翼为研究对象,根据给定的外形及工况,基于Hyperworks软件的Opti Struct分析和优化模块,对机翼的结构形式、铺层位置、铺层方向、铺层厚度等进行了优化设计,结合实际制造时的工艺性等,确定出了一款复合材料模型机翼的优化设计方案。基于该优化设计方案开展了模型机翼的制备与试验研究工作,并根据试验结果进行了进一步的改进,最终得到了该赛事组织以来满足承载及变形要求的最轻的一个机翼。     

可靠性理论在聚合物基复合材料结构中的应用

对国内外近几年来聚合物基复合材料结构可靠性的研究状况,本文研究了聚合物基复合材料可靠性的理论研究成果和复合材料可靠性优化设计及失效分析等内容.着重介绍了随机有限元法(SFEM),结合研究的成果分析了实际工程中存在的问题,如聚合物基复合材料层合板的优化设计、结构的失效分析等,并对该方向的研究提出了新的建议.     

应大力加强复合材料用化纤开发力度

光进纤维增强复合材料作为一个重要的材料品种,在推进工业技术进步,提高人类生存质量方面正发挥着越来越重要的作用,当前和未来它都将是国防工业和民用工业产业结构调整强有力的材料支撑。复合材料的独特之处在于可提供单一材料难以拥有的性能,其最大优势是赋予材料可剪裁性,从而优化设计每个特定技术要求的产品,最大限度地保证产品的可靠性、减轻重量和降低成本。近年以来,复合材料在加工领域中取得了一系列重要的进展,由于计算机辅助设计工具的介入和先进加工技术的开发,使复合材料的市场竞争力有了很大的提高,应用领域不断扩大,除用于结构材料外,还大量的进入了功能材料市场。     

基于刚柔耦合动力学仿真的起落架舱门优化

针对复合材料起落架舱门的优化设计问题,建立了一种基于刚柔耦合动力学仿真的复合材料结构优化方法。使用C-B部件模态综合法建立复合材料起落架舱门的刚柔耦合运动模型,仿真计算得到起落架舱门的动态响应,使用正交试验的方法选取训练样本,训练BP神经网络,得到复合材料舱门铺层厚度与运动响应之间的神经网络响应面,以舱门铺层厚度为优化变量,以舱门运动变形为约束,以舱门接头载荷最小和舱门重量最轻为目标,使用遗传算法对神经网络响应面进行优化。优化结果表明:提出的基于刚柔耦合动力学仿真的复合材料结构优化方法能够准确考虑起落架舱门运动过程中的结构变形和载荷,实现复合材料起落架舱门全运动行程内的最优设计。     

炭纤维复合材料在体育器材结构刚度优化中的应用

针对体育器材刚度系数低,稳定性较差的问题,提出一种新的基于炭纤维复合材料的体育器材结构刚度优化方法。选取炭纤维复合材料基体优化设计体育器材结构,获取最优基体筋格形式、厚度以及铺层数;基于获取的筋格信息与铺层数,建立体育器材加筋板有限元模型,分析体育器材加筋板稳定性与压弯刚度的关系,获取体育器材设计空间里刚度最优结构,完成刚度优化。研究结果表明,优化后的器材刚度系数高达0.99,刚度优化效果好,且优化后的体育器材稳定性较高,优化过程较为简单,为炭纤维复合材料作为体育器材结构刚度优化提供理论支撑。     

2011年轮胎有限元分析高级研修班在苏州举办

汽车工业的飞速发展对轮胎的可控性、舒适性、安全性和经济性提出了越来越高的要求。针对轮胎的不同用途进行个性化开发设计,无疑对轮胎的设计开发、仿真分析、优化设计提出了更系统化的要求。随着计算机科学技术的飞速发展,有限元分析技术在复杂工程结构中的应用愈来愈     

石墨烯/聚氯乙烯/聚氨酯层状结构材料的制备及其声学特性研究

本论文将石墨烯(Graphene)加入到聚氯乙烯(PVC)基体中制备得到了石墨烯/聚氯乙烯纳米复合材料,发现石墨烯的加入可改善复合材料的力学性能和声学性能。同时还研究了聚氨酯(PU)材料的吸声性能,并以层合热压法制备石墨烯/聚氯乙烯/聚氨酯多层材料,结果表明,隔声层材料与吸声层材料的物理结合和多层材料结构中对声波的反射、吸收损耗作用有效的改善了复合材料的声学性能。     

聚丙烯复合材料声学特性研究进展

针对聚丙烯复合材料的声学特性,对近年此类材料的研究工作进行了回顾。以增强材料种类为区分,重点综述了玻纤增强聚丙烯复合材料、天然纤维/聚丙烯复合材料和无机填料聚丙烯复合材料吸隔声性能的相关研究,归纳了目前所报道的吸声材料的相关机理,总结了影响吸声性能的主要因素以及不同材料对不同频率噪声源的应用效果。