N-1型多面体夹芯结构体胞演化机理与性能正向设计

N-1型多面体夹芯结构是一种新型的三明治类夹芯结构,具有比强度高、耐热性好、抗冲击等特性。针对N-1型多面体夹芯结构性能优化过程中,由于设计机理不明导致设计空间复杂、优化计算量大、优化结果局部最优等问题,提出基于体胞演化机理的N-1型多面体夹芯结构剪切性能正向设计。对N-1型正则多面体体胞进行几何特征分析,定义基础体胞及演化基础圆,将N-1型正则多面体体胞分为相切体胞、外相交体胞和内相交体胞。提出基于演化基础圆和基础体胞的N-1型多面体体胞相似演化模式,揭示体胞平面拓扑到空间拓扑演化机理,通过求解演化参数可行域,建立体胞演化叠合成形窗口。分析演化参数及板厚对N-1型多面体夹芯结构剪切性能的影响,确定N-1型多面体夹芯结构剪切性能空间分布及优化空间域。在此基础上,建立基于Kriging近似技术的多面体夹芯结构剪切性能优化模型,正向优化得到剪切性能全局最优的N-1型多面体夹芯板。最后,通过与瓦楞夹芯结构比较,验证了该结构的可靠性,为设计正则多面体夹芯结构提供理论依据。