学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

受剪复合材料层合板开口补强结构优化设计

作　者: 雷磊
导　师: 王志瑾
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 飞行器设计
关键词: 复合材料层合板开口补强优化设计等效模型 PCL 多学科
分类号: TB33
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 74次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

复合材料由于具有较好的比强度、比刚度,在航空航天结构中得到了广泛应用。与金属相比能够减轻结构重量。由于各种原因,需要在复合材料结构上开口。复合材料层合板在开口后会破坏纤维的连续性,从而降低了结构的承载能力;同时,在开口附近还会产生集中应力。因此,需要对开口部分进行补强设计。本文对受到剪切载荷作用的飞机机翼处开口补强优化设计方法进行了初步研究,总结了一套优化设计方案。研究主要包括:(1)优化方案的确定。对开口后的层合板进行分析计算,发现层合板发生了屈曲失稳,开口附近还发生了应变破坏。补强方案采用在开口附近对称插层补强方法,需要对补强片的外形尺寸和铺层厚度、方向进行优化设计;(2)多学科综合设计。使用iSIGHT的试验设计方法,通过拉丁超立方方法取得了30个样本点;使用等效模型的方法,对补强区域的层合板进行替换;使用PCL语言对30组数据进行建模,通过NASTRAN的优化计算得各样本点对应最优的质量响应;使用iSIGHT软件,建立样本点与质量响应近似模型并进行优化,得到最优的补强片几何外形及质量响应;对最优外形进行建模、优化得到对应的厚度;(3)还原模型及误差圆整。根据铺层基本规则及模型特点,对最优的补强区域层合板进行还原。修正等效模型造成的误差,最终的层合板能够恢复到开口前的承载能力。利用上述的优化方法,结构在增加较小重量的情况下达到了预期效果,较为成功地解决了工程设计问题。该优化方法具有一定的普遍意义,可以用于解决其他类型的复合材料补强优化问题。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
图表清单  7-10
注释表  10-11
第一章绪论  11-19
  1.1 复合材料的基本概念  11-14
  1.2 复合材料层合板结构设计及优化  14-17
  1.3 课题的研究现状  17-18
  1.4 课题研究的内容及方法  18-19
第二章复合材料的力学特性  19-27
  2.1 各向异性弹性力学基础  19-21
  2.2 单层复合材料的力学特性  21-23
  2.3 复合材料的强度理论  23-25
  2.4 复合材料层合板的力学分析  25-27
第三章复合材料结构稳定性及开口分析  27-33
  3.1 复合材料结构的形式  27
  3.2 复合材料结构稳定性分析  27-29
  3.3 复合材料结构层合板的铺层设计  29-31
  3.4 复合材料结构层合板开口设计  31-33
第四章复合材料结构优化设计相关理论及软件  33-46
  4.1 结构优化设计  33-39
  4.2 多学科设计优化软件iSIGHT 介绍  39-43
  4.3 MSC.Pastran 及其优化功能简介  43-46
第五章受剪层合板开口补强优化设计  46-67
  5.1 层合板开口补强优化设计问题描述  46-47
  5.2 优化方法解决方案  47-57
  5.3 剪切作用下开口层合板补强优化设计过程  57-67
第六章全文总结与展望  67-69
  6.1 全文总结  67
  6.2 进一步工作展望  67-69
参考文献  69-72
致谢  72-73
攻读硕士学位期间发表的文章  73

受剪复合材料层合板开口补强结构优化设计

内容摘要

全文目录

相似论文