夹杂黏弹性阻尼层的复合材料结构多目标优化设计-论文.pdf

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1、第28卷第2期南昌航空大学学报：自然科学版Vo1．28。No．22014年6月JoumalofNanchangHangkongUniversity：NaturalSciencesJun．，2014夹杂黏弹性阻尼层的复合材料结构多目标优化设计杨加明，孙超，杨水清(南昌航空大学飞行器工程学院，南昌330063)[摘要]黏弹性阻尼层为黏弹性复合材料带来了良好的阻尼性能，但也降低了整个复合结构的强度，两者必须兼具方能满足实际需要。本研究运用高阶位移模式建立损耗因子和强度的计算模型，对黏弹性复合材料结构分别进行单目标和多目标优化。结果表明：

2、改进的遗传算法能够运用于黏弹性复合材料结构的阻尼和强度性能优化中，且多目标优化可以综合考量评价复合结构的阻尼和强度性能。[关键词]复合材料；黏弹性层；阻尼性能；强度性能；优化设计【中图分类号]TB332[文献标志码]Adoi：10．3969／j．issn．1001-4926．2014．02．002[文章编号]1001—4926f2014)02—0009—05Multi-objectiveOptimalDesignofCompositeLaminateswithInterleavedViscoelasticDampingLayerY

3、ANGJia—ming，SUNChao，YANGShui-qing(SchoolofAimrafiEngineering，NanchangHangkongUniveni@，Nanehang330063，China)Abstract：Viscoelasticlayershaveboughtfavorabledampingpropertiesforviscoelasticcompositestructures，butweakenthestrengthofthecompositestructure．Itisourdesireforthe

4、compositestructurestosatisfytheactualneedofbothstrengthanddampingproperty．Basedonhigher·orderdisplacementmode，mathematicalmodelswerebuiltforlossfactorandstrength．Theoptimaldesignofsingle-objectiveandmulti-objectivewasinvestigatedforthematerials．Theresultsshownthatthem

5、odifiedgeneticalgorithmsWasavailableforoptimizationdesignoflossfactorandstrength，andthemulti—objectiveoptimizationcouldbecomprehensivelyconsideredandevaluatedforthedampingandstrengthpropertiesofcompositestructures．Keywords：compositematerial；viscoelasticlayers；dampingp

6、roperty；strengthproperty；optimaldesign引言孽寞詈由于具有比强度高、比刚度大、比模量大、抗疲比传统钢、铝合金结构材料更优越的综合性能，已[收稿日期]2014—04—09[修回Et期]2014—05—28[基金项目]航空科学基"~(2012ZA56001)；江西省自然科学基金(2oll4BAB2o2olo)[作者简介]杨加明(1963一)，男，南昌航空大学飞行器工程学院教授，博士。主要研究方向：复合材料结构力学。·l0·南昌航空大学学报：自然科学版第28卷经在现代工业中得到越来越广泛的应用。将复合

7、3)垂直板面变形忽略；材料层与黏弹性阻尼材料层相结合产生的复合材4)复合材料层忽略其黏弹性，密度视为常数。料结构，既保持了复合材料结构的比强度及比刚度引入高阶位移模式，定义如下：高的优点，还拥有良好的阻尼特性，因此得到了越“(￡)=M一z+来越广泛的应用。黏弹性阻尼层在带来良好的阻(z)妒(，y，t)(1)尼特性的同时，一定程度上会降低整体复合结构的(，)，，，￡)=。(，y，￡)一wa强度。实际工程需要对阻尼性能和强度性能权衡a+考虑，不可偏废。由此，利用多目标优化设计有利(z)(，y，t)(2)于发挥其良好的力学性能，满足实际

8、需要。加(，Y，z，t)=w(x，Y，t)i：(1，2，3)(3)影响黏弹性复合材料结构力学性能的变量较多，计算公式繁杂。作为一种并行搜索的全局优化()=z1一4z)】(4)算法，遗传算法具有很强的抗变换性，满足多目标每一单层的位移如图2所示。优化