基于代理模型的复合材料带加强筋板多目标优化-论文.pdf

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1、汽车实用技术2015年第6期工艺设备AUTOMOBILEAPPLIEDTECHN0LOGY2015N0．6基于代理模型的复合材料带加强筋板多目标优化范志瑞，杨世文(中北大学机械与动力工程学院，山西太原030051)摘要：本文以复合材料带加强筋板的质量、刚度及屈曲载荷为优化目标，在铺层约束下对加强筋的铺层数、铺层顺序以及截面尺寸进行多目标优化。为了使NSGA—II算法适应于可变铺层数的铺层顺序优化，对算法的基因编码方式进行改造并在遗传操作中引入Permutation操作。优化过程中采用代理模型对结构的刚度及屈曲载荷进

2、行估计，减少了有限元模型的调用次数。算例表明通过优化算法的改造及代理模型的引入降低了优化成本。关键词：加强筋板；复合材料；多目标优化；代理模型；NSGA—ll中图分类号：TB330．1文献标志码：A文章编号：1671—7988(2015)06—111一O5Multi—optimizationofcompositestiffenedpanelsbasedonsurrogatemodelFanZhirui，YangShiwen(SchoolofMechanicalandPowerEngineering，NorthUni

3、versity,ShanxiTaiyuan030051)Abstract：Amulti-objectiveoptimizationforthecompositestifenedpanelunderlaminateconstraintswasconductedwiththemass，stiffnessandbucklingloadasdesignobjectivesandtheplynumbe~stackingsequenceandsectionsizeofthecompositestifenerasdesignva

4、riables．InordertoadapttheNSGA—IIforthestackingsequenceoptimizationwithvariableplynumber,thegenecodingmethodwasmodifiedandthepermutationoperatorwasintroducedintothealgorithm．Forthepurposeofreducingthenumberofcallingthefiniteelementmodel，thesurrogatemodelwasempl

5、oyedtoestimatethestructuralstifnessandbucklingload．Thenumericalexampledemonstratestheroleofsurrogatemodelandmodificationtoalgorithminreducingoptimizationexpense．Keywords：Stiffenedpanel；Composite；Optimization；Surrogatemodel；NSGA-I1CLCNO．：TB330．1DocumentCode：AAr

6、ticleID：1671-7988(2015)06-111-05质量、刚度以及结构不稳定性等因素。文献[3】在铺层角度连刖舌续和离散两种情况下，以最大化前屈曲、屈曲以及后屈曲载荷为目标，采用基于加权系数的多目标优化方法对复合材料因碳纤维复合材料具有较高的比刚度、比强度以及良好层合板的铺层顺序进行了优化。由于权重法的局限性，文中的耐热性、抗腐蚀性等优点，其被广泛应用于航空航天、船并没有得到均匀的Pareto解集。舶及汽车等领域。作为常用结构，复合材料带加强筋板被普非支配排序多目标遗传算法(NSGA—II)是多目标优化

7、遍应用于机身、机翼及车身等结构中。文献[1]以最大化加强中常用的方法之一。与基于加权系数的多目标优化方法相比，筋板的屈曲载荷为目标，采用遗传算法对平板与加强筋的铺其不需要人为确定加权系数并且可获得均匀的Pareto解集。层顺序进行了优化。文献[2]以最小化加强筋板的质量为目文献[4】以层合板的刚度、强度及质量为目标，采用整数编码标，以后屈曲载荷作为约束，对加强筋的位置、铺层顺序以的NSGA—II算法对层合板铺层顺序及纤维体积分数进行多目及截面几何属性进行了优化。标优化。由于所采用算例简单，可通过解析表达式高效地获在

8、工程实际中结构设计通常是多目标的，需要综合考虑得结构响应。但对于复杂结构，结构响应须由有限元方法得作者简介：范志瑞，就读于中北大学机械与动力工程学院。到。此时优化方法的效率会大大降低。2015年第6期范志瑞等：基于代理模型的复合材料带加强筋板多目标优化112对于模型复杂且无法通过解析式获得结构响应的优化问层。为了保证编码的有效性，编码0仅出现在第no+l～1