非对称铺层复合材料层合板质量优化设计1)
2021-03-06张有宏常新龙王春文
力学与实践 2021年1期
王 伟 张有宏 常新龙 胡 宽 王春文
(火箭军工程大学,西安710025)
复合材料被广泛应用于飞机设计中,以减少排放和显著减轻质量[1]。碳纤维增强复合材料具有比强度大、比模量大、耐高温、耐腐蚀、易于设计等优良性能,在航空航天等领域广泛应用[2-3],层合板是重要结构件之一。碳纤维增强复合材料层合板,常规铺层方式为单层内纤维进行直线铺设,然后将多层单层板粘合在一起组成整体结构板[4]。
随着我国大飞机项目的启动,复合材料成型技术的研究也越来越紧迫,优化复合材料性能改进成型技术的效率是研究复合材料的重中之重[5]。Pelletier等[6]采用遗传算法,以复合材料铺层厚度为设计变量,复合材料层合板的最大强度为优化目标,进行优化。吴浩等[7]首先对复合材料层合板进行力学性能分析,为层合板结构稳定性优化提供了理论依据,采用iSight 优化软件以铺层角度和铺层层数为设计变量,对复合材料层合板稳定性进行优化。马森等[8]采用差分算法对复合材料层合板进行质量优化设计,并对差分算法进行改进。王佩艳等[9]基于面内与弯曲刚度计算方法,建立层合板有限元模型,以铺层厚度为设计变量,对层合板轻量化进行优化设计。金达锋等[10]对层合板离散化,分别对不同子层合板的铺层厚度、铺层顺序优化,最终减小层合板结构质量;兰剑等[11]和钱若力等[12]通过双轴力学拉伸试验,研究复合材料开孔层合板极限承载能力与渐进损伤过程。……
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