曲加筋条壁板优化设计研究

针对多设计变量的新型曲加筋条壁板(curvilinearly stiffened panels)优化问题,提出了一种参数化设计方法。该方法以加筋壁板的重量最小为目标,以加筋壁板屈曲、von Mises应力和筋条压损等为约束条件,通过MSC.Patran/Nastran进行参数化建模并获得结构响应,采用非劣分层遗传算法Ⅱ(NSGA-Ⅱ)实施结构优化。为了合理、简洁地描述曲加筋条的几何形状,采用B样条定义曲加筋条的轴线,并取其起点、终点和控制点坐标为位置/形状设计变量。利用单级优化策略,同时对位置/形状变量和包括筋条高度、筋条厚度以及平板厚度在内的尺寸变量进行优化。采用该设计方法,在结构承受面内压缩和剪切载荷以及四边简支的条件下,分别对采用直/曲加筋条的壁板进行了轻量化设计。结果表明,复杂载荷作用下,采用相同数目的曲加筋条能够提高结构效率,实现结构减重。     

丝束变角度层合板屈曲性能的有限元分析

连续丝束剪切（CTS）作为一种新的丝束变角度（VAT）铺放技术,能克服传统的自动铺丝技术（AFP）的诸多缺陷。鉴于此,分别采用CTS和AFP这2种技术铺设而成的VAF层合板为研究对象,对其屈曲性能进行了有限元分析;在施加相同端部轴向位移的条件下,以铺层顺序[90±<0|75>]_4s为例,对比分析了2种层合板的内力分布;最后,讨论了丝束最小转弯半径对2种铺放技术的影响。结果表明：CTS层合板因其变厚度的特性,其屈曲性能优于AFP层合板;与AFP技术受制于最小转弯半径,导致其在小尺寸结构中的应用受到限制相比,CTS技术适用于各种尺寸的层合板。     

丝束变角度层合板屈曲性能的参数化研究

通过选择合适的纤维轨迹,丝束变角度(VAT)层合板相对于直纤维层合板能拥有更好的抗屈曲特性。为研究纤维轨迹特征长度和定向坐标系偏角对VAT层合板屈曲性能的影响,首先对原始的纤维角度线性变化方法进行改进,提出了一种纤维角度分段线性变化方法,拓展了纤维轨迹的设计空间;其次,采用改进后的纤维轨迹定义方法构建了一系列变刚度层合板;最后,基于有限元方法,从内力分布角度对变刚度层合板不同承载情况下的屈曲性能进行研究和探讨。数值结果表明:单向轴压工况下,采用半边长的特征长度和90°偏角的纤维轨迹,能使层合板的稳定性最好;双向轴压工况下,应将特征长度和定向坐标系偏角作为额外的设计变量,并通过优化获得最优的纤维轨迹。     

某星载组件的结构动态特性分析

星载电子设备的动态特性对于整个系统的可靠性和安全性至关重要。文中以某星载组件为研究对象,采用ABAQUS 建立了某星载设备的完整有限元模型,并进行了模态分析。根据结构固有动态特性,分析了该 结构在加速度过载、正弦振动、随机振动和充压等载荷作用下的结构响应,获取了相应的结构变形和应力分 布。分析结果表明,该组件的结构设计满足星载力学环境的设计要求,为组件的结构设计提供了可靠的依据。     

基于几何因子的复合材料层合板颤振特性

首先实现了基于几何因子的复合材料层合板建模方法,解决了几何因子与Natran的参数输入问题,并通过一个简单算例进行验证。其次,在基于几何因子的层合板建模方法的基础上,采用p-k法计算颤振速度和发散速度,进行基于几何因子的悬臂复合材料层合板颤振和发散特性分析研究,重点研究了主轴刚度和弯扭耦合效应对颤振速度的影响。分析结果表明:相对于弯曲刚度,扭转刚度的改变对颤振速度的影响更显著,且扭转刚度越小,颤振速度越低;颤振模式随着刚度特性的改变有可能发生转变,导致颤振速度的突然变化和几何因子空间内颤振速度等高线的不连续;在正则化刚度矩阵不变的情况下,层合板厚度增加会同时提高颤振速度和发散速度,且颤振速度与发散速度与厚度大致呈线性关系。