一個(gè)二級優(yōu)化設(shè)計(jì)方法被用于復(fù)合材料加筋壁板的結(jié)構(gòu)布局優(yōu)化設(shè)計(jì)。第一級對加筋壁板的主要截面尺寸進(jìn)行優(yōu)化，著重把筋條間距作為設(shè)計(jì)變量，其中討論了各設(shè)計(jì)變量與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性之間的關(guān)系，以及結(jié)構(gòu)質(zhì)量與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和剛度之間的關(guān)系。第二級以提高結(jié)構(gòu)的屈曲因子為目標(biāo)函數(shù)，采用遺傳算法進(jìn)行固定鋪層數(shù)下的鋪層順序優(yōu)化。在優(yōu)化的過程中，應(yīng)用軟件MSC．P atr an/N as tran進(jìn)行具體的結(jié)構(gòu)有限元分析，保證計(jì)算的準(zhǔn)確性。同時(shí)也考慮了設(shè)計(jì)規(guī)則和生產(chǎn)工藝等方面對復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的要求。計(jì)算結(jié)果表明。采用二級優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法是可行的。

      怎樣減少飛機(jī)的結(jié)構(gòu)重量，是飛機(jī)設(shè)計(jì)師百年來一直追求的目標(biāo)。復(fù)合材料由于其比強(qiáng)度和比剛度高，抗疲勞抗腐蝕性能好和其剪裁設(shè)計(jì)的靈活性，受到了廣泛的關(guān)注。復(fù)合材料在飛機(jī)結(jié)構(gòu)中應(yīng)用的比例越來越大。從尾翼逐漸擴(kuò)展到機(jī)翼和機(jī)身。

       加筋壁板結(jié)構(gòu)的失效模式眾多，結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)大變形進(jìn)而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效。目前國內(nèi)外的一些設(shè)計(jì)部門仍以結(jié)構(gòu)屈曲載荷作為設(shè)計(jì)許用載荷。保持穩(wěn)定性是加筋壁板設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。怎樣設(shè)計(jì)才能夠在滿足一定載荷的穩(wěn)定性要求的前提下盡量減輕結(jié)構(gòu)質(zhì)量，是設(shè)計(jì)者一直考慮的問題。目前對于加筋壁板的設(shè)計(jì)主要采用半經(jīng)驗(yàn)半理論的設(shè)計(jì)方法。但是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展和工程優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的不斷完善。復(fù)合材料結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)已經(jīng)從簡單的層板設(shè)計(jì)拓展到加筋壁板設(shè)計(jì)。但是之前的學(xué)者都是在筋條間距確定的條件下進(jìn)行優(yōu)化，忽略了筋條間距變化這一重要因素對加筋壁板穩(wěn)定性的影響。

      本文針對復(fù)合材料加筋壁板的結(jié)構(gòu)布局優(yōu)化，采用二級優(yōu)化的方法進(jìn)行優(yōu)化，第一級考慮相鄰筋條的間距、筋條的厚度和高度、壁板的厚度等設(shè)計(jì)變量進(jìn)行尺寸優(yōu)化：第二級利用遺傳算法進(jìn)行復(fù)合材料的鋪層順序優(yōu)化。國內(nèi)外眾多學(xué)者將遺傳算法應(yīng)用于復(fù)合材料的鋪層順序優(yōu)化進(jìn)行了大量的研究，充分地說明了遺傳算法在處理復(fù)合材料鋪層順序問題的優(yōu)越性。遺傳算法應(yīng)用了達(dá)爾文提出的物競天擇。適者生存”的理念，目前的遺傳算法與H olland提出的遺傳算法相比，有了許多的改進(jìn)之處，但是主要的概念和基本的遺傳操作算子還是相似的。

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