多工况下复合材料层合板开口补强优化设计

《多工况下复合材料层合板开口补强优化设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第4卷第2期航空工程进展V01．4No．22013年5月ADVANCESINAERONAUTICALSCIENCEANDENGINEERINGMay2013文章编号：1674—8190(2013)02—193—06多工况下复合材料层合板开口补强优化设计张伟1，甘健2，王志瑾1(1。南京航空航天大学航空宇航学院，南京210016)(2．中国航空工业集团公司成都飞机设计研究所，成都610091)摘要：复合材料层合板广泛应用于航空航天结构，其开口补强问题一直备受关注。以含大开口的复合材料层合板为研究对象，针对拉伸、剪切、压缩三种不同工况，分别采用不同材料和不同补强型式进行

2、补强结构优化设计。以补强结构重量为目标函数，采用多级优化方法，对补强结构参数进行优化设计。对不同补强型式，不同补强材料下的重量特性进行对比分析。结果表明：在不同工况下，相较于螺接补强和共固化补强，插层补强型式较优，结构重量增加较小。关键词：复合材料；层合板；开口补强；优化；多级优化；响应面中图分类号：TB33文献标识码：AOptimizationofReinforcingStructureforCompositeLaminateswithCutoutSubjecttoDifferentLoadCasesZhangWeil，GanJian2，WangZhijinl(1

3、．CollegeofAerospaceEngineering，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)(2．ChengduAircraftDesign&ResearchInstitute，AviationIndustryCorporationofChina，Chengdu610091，China)Abstract：Compositelaminateshasbeenreceivedawideapplicationinaerospacestructures，thustherein

4、force—mentofitscutouthasverymuchbeenconcerned．Compositelaminateswithlargeopeningunderthreedifferentloadcases：tension，shearandcompressareinvestigated．TheoptimizationdesignofdifferenttypesOfreinforce—mentwithdifferentmaterialsisalsoconducted．Theparametersofreinforcedstructureareoptimized

5、tOsatisfytheobjectiveweightfunction，andthemulti—leveloptimizationmethodisadoptedduringtheoptimizationprocess．Theweightcharacteristicsofreinforcedstructurearealsocomparedandanalyzed．Theresultsshowthatunderdifferentloadcases，comparedwithboltconnectionreinforcementandco-curingreinforcemen

6、t，inter—calationreinforcementisbetterwiththeminimumweightincrease．Keywords：composite；laminates；reinforcement；optimization；multi—leveloptimization；responsesurface0引言飞机复合材料层合板的承力结构件在实际情况下常常不可避免地需要开口，而开口会带来开口区应力集中，使结构件承载能力大为降低。因此，收稿日期：2012-10—29；修回日期：2012—12—06通信作者：张伟，jsjyzhangwei@126．com

7、在飞机设计过程中，开口补强是需要考虑的问题。由于飞机结构重量的敏感性，对不同工况作用下，复合材料层合板开口件采用何种补强型式的研究具有重要意义。国内外对复合材料层合板结构开口补强进行了理论和试验研究n。3]，比较了各种补强材料的对称补强效果。但是在实际应用中，由于结构的局限性，对称补强常常不被采用。寇长河等[4]对层合板对称及非对称补强进行了理论与试验研究，但仅局194航空工程进展第4卷限于插层补强一种型式。AliAl—Mansour等[51对单面贴补修理后层合板的拉伸性能进行了试验研究。上述研究多针对单一的补强型式或者单一的补强材料，并未对不同补强型式之间的差