复合材料加筋板结构的并行空间协同优化设计方法

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1、第４５卷第３期南京航空航天大学学报Ｖｏｌ．４５Ｎｏ．３２０１３年６月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ＆ＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓＪｕｎ．２０１３复合材料加筋板结构的并行空间协同优化设计方法冯玉龙１，２２１程家林姚卫星（１．南京航空航天大学飞行器先进设计技术国防重点学科实验室，南京，２１００１６；２．成都飞机工业（集团）有限责任公司技术中心，成都，６１００９２）摘要：提出了使用并行子空间协同优化设计方法对复合材料加筋板结构的布局参数和铺层顺序进行协同优化。该方法分为３步：（１）以筋条型式、数量、尺寸和铺层厚度

2、为变量，考虑静强度和稳定性要求，建立３个并行的子优化问题，实现了布局优化；（２）以层合板的各铺层角作为设计变量，考虑层合板的制造和工艺约束，以等效弯曲刚度为中间变量，实现了复合材料加筋板的蒙皮和筋条的铺层顺序优化；（３）通过协调稳定性约束，实现综合优化。本文完成了一个典型算例，算例结果表明，该方法不仅合理而且有很好的优化效果。关键词：复合材料；加筋板；布局优化；并行子空间优化方法；等效弯曲刚度；铺层顺序优化中图分类号：ＴＢ３２３文献标志码：Ａ文章编号：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加筋板结构承载能力强、重量轻，在航空航天复合材料加筋板结构优化设计的设计变量较结构中被广泛使用，随着复合材料日益广泛的使多，不仅有连续变量，还有离散变量，且变量之间相用，复合材料加筋板的结构布局优化设计对减轻飞互耦合，优化设计的难度较大。传统的数学规划法机重量具有很重要的意义。或准则法很难解决这类问题。近年来，国内外的研基金项

8、目：国家自然科学基金（１１２０２０９８）资助项目；教育部长江学者创新团队基金（ＩＲＴ０９６８）资助项目。收稿