基于Memetic算法的复合材料层合板铺层顺序优化.pdf

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1、第35卷第2期武汉理工大学学报Vo1．35No．22013年2月JOURNALOFWUHANUNIVERSITYOFTECHNOLOGYFeb．2013doi：10．3963／j．issn．1671—4431．2013．02．004基于Memetic算法的复合材料层合板铺层顺序优化王共冬，王军，陈浩，赵亮(1．沈阳航空航天大学辽宁省飞行器复合材料结构分析与仿真重点实验室，沈阳110136；2．沈阳航空航天大学航空航天工程学部，沈阳110136)摘要：应用Memetic算法对复合材料层合板的铺层顺序进行优化设计，以层合板的面内几何因子和弯曲因子为优化对象，建立M

2、emetic算法的优化模型。通过遗传算子进化操作，搜索问题的最优解，借助于Memetic算法自身的全局搜索和基于个体的局部搜索进程，扩大了算法的寻优范围，加速了算法的收敛速度。数值算例中给定了层合板的面内几何因子和弯曲因子，应用Memetic算法求解层合板的最佳铺层顺序。并将应用Memetic算法与标准遗传算法得到的优化结果进行了比较，证明了Memetic算法的优越性和实用性。关键词：Memetic算法；优化；层合板；铺层顺序中图分类号：TB332文献标识码：A文章编号：1671—4431(2013)02—0016—05StackingSequenceOpti

3、mizationofCompositeLaminateApplyingMemeticAlgorithmWANGGong—dong，WANGJun。，CHENHao，ZHAOLiang。(1．KeyLaboratoryofLiaoningProvinceforCompositeStructura1AnalysisofAerocraftandSimulation，ShenyangAerospaceUniversity，Shenyang110136，China；2．SchoolofAerospaceEngineering，ShenyangAerospaceUnive

4、rsity，Shenyang110136，China)Abstract：ThestackingsequenceofcompositelaminateW3Soptimizedapplyingmemeticalgorithm(MA)．Mathematicmodelwasproposedtooptimizethein-planegeometryfactorandbendfactor．TheresultofoptimizationwasgottenbyU—singgeneticoperationsincludingcrossandmutation．Thealgorit

5、hmnotonlyhastheglobalsearchfunctionbutalsothelocalsearchfunctionwhichcanimprovethesearchrangeandincreasetheconvergencerate．Thestackingsequenceofcompositelaminatewascalculatedforgivenin-planegeometryfactorandbendfactorsinthenumericalexamples．Thenu—mericalresultsshowedthesuperiorityan

6、dpracticabilityofmemeticalgorithmcomparingwithstandardgeneticalgorithm(GA)．Keywords：Memeticalgorithm；optimization；compositelaminate；stackingsequence复合材料凭借比强度、比刚度以及比模量高，可设计性强，制造工艺简单、成本较低等诸多优点，在航空航天、汽车、船舶、建筑、兵器、化学、机械、医学等领域都得到了广泛的应用_1]。复合材料层合板铺层顺序决定了层合板的弯曲、屈曲及振动等力学特性，是复合材料结构设计的基础和关键技术。

7、国内外许多研究者做过这方面的研究工作，例如遗传算法、模拟退火算法、分枝界定理论、铺层知识在优化中的应用等。使用遗传算法的有：Zehnder_2]提出了在对层合板结构进行参数化的基础上，采用遗传算法对复合材料结构全局优化的方法；LiuE、LinE、SoremekunE、Riche[6]分别对遗传算法作了部分的改进，使铺层顺序的计算时间更短、效率更高；Lin¨4]、Mucl7]、Parkl8采用有限元和遗传算法相结合的方法进行复合材料层合板铺层优化。此外还有Erdall_g]把模拟退火算法应用到复合材料铺层优化设计中。Rama[10]针对复合材料铺层顺序的优化，提

8、收稿日期：2012—11—15．基金项