考虑稳定性的复合材料机翼盒段优化分析

为了降低机翼结构的重量,对大展弦比复合材料机翼盒段分块进行优化设计,将各块的尺寸参数看作设计变量,应变和屈曲因子看作约束条件.经过优化后机翼结构重量下降9.36%,减重效果明显,并且满足所有约束.进一步分析了不同的扭转角和位移约束值对优化结果的影响.结果表明:在设计允许的范围内,扭转角约束对优化后机翼结构的重量影响较大;当约束值大于一定的范围后,位移约束对优化后机翼结构的重量影响变小.     

基于三维等效弹性模量的复合材料中厚层合板稳定性分析

通过对复合材料层合板刚度矩阵的转换,将中厚板等效为3D各向异性板,并将得到的等效弹性模量运用到有限元模型中,对轴压载荷作用下的中厚层合板进行稳定性分析。结果表明：有限元模拟得到的屈曲载荷与工程经验公式得到的屈曲载荷相差很小,简支情况下相差5.86%,固支情况下相差6.47%。证明这种等效方法是可行的,且可以提高复合材料中厚板的三维建模效率。     

采用Beam单元模拟复合材料加筋桁条的优化分析

通过刚度矩阵转换,将层合板材料等效为3D各向异性材料,并采用Beam单元模拟加筋桁条。在满足加筋壁板应变约束条件下,将加筋桁条的尺寸作为设计变量,加筋壁板的重量和屈曲因子作为目标函数,对Beam单元和Shell单元模拟加筋桁条的有限元模型进行优化设计。结果表明:Beam单元有限元模型能够达到Shell单元模型的精度,一阶屈曲模态图和优化结果基本相同;Beam单元可以代替Shell单元模拟加筋桁条,节约优化时间,提高优化效率。     

复合材料性能反演单向板弹性常数的方法

通过对复合材料层合板等效弹性模量的反演推算,得到单向板的弹性常数。当层合板中0°和90°铺层比例不等时,通过直接反推法得到唯一解,即单向板的弹性常数;但是当层合板中0°和90°铺层比例相等时,运用反推法得到无穷多组解,此时添加额外已知条件可确定唯一解。由算例分析得出:对于均衡层合板该方法预测结果较准确;但对于非均衡层合板预测结果误差偏大。复合材料弹性模量的反演推算充分考虑了材料因加工缺陷引起的随机性,所得结果能更真实地反映单向板的弹性常数。     

大展弦比复合材料机翼刚心分析与剪裁设计

介绍了一种运用有限元分析软件确定大展弦比复合材料机翼刚心位置的方法,并将该有限元分析方法得到的计算结果与理论方法进行比较,两者最多相差75%。将该方法运用到工程中,以大展弦比复合材料机翼刚心轴线的位置作为目标函数,静强度和稳定性作为约束,蒙皮、梁腹板各个铺层角的厚度和桁条、梁缘条的横截面积作为设计变量进行优化设计。经过多岛遗传算法和序列二次规划算法的迭代计算,最终得到机翼模型刚心轴线的最佳位置,与优化前相比刚心轴线位置更靠近于机翼前缘。