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基于改进离散材料插值格式的复合材料结构优化设计
  • ISSN号:1000-6893
  • 期刊名称:航空学报
  • 时间:0
  • 页码:-2221-2229
  • 分类:V258.3[一般工业技术—材料科学与工程;航空宇航科学与技术—航空宇航制造工程;航空宇航科学技术]
  • 作者机构:[1]大连理工大学工程力学系工业装备结构分析国家重点实验室,辽宁大连116024, [2]奥尔堡大学机械工程系,奥尔堡丹麦DK-9220, [3]中国航天科技集团公司四院四十一所,陕西西安710025
  • 相关基金:画家自然科学基金(90816025,10902018,11072049);科技重大专项基金(2011ZX02403-002);国家“973”计划(2011CB610304);大连理工大学理学学科研究基金(DUT11LK05)
  • 相关项目:面向近空间飞行器多功能超轻质结构设计优化理论
中文摘要:

针对采用离散材料优化(DMO)模型优化复合材料纤维分布时角度优化结果收敛率低的问题,将连续化惩罚策略与Heaviside惩罚函数引入传统DMO模型中,提出了一种改进的HPDMO(Heaviside Penalization of Discrete Material Optimization)模型,从而提高结构的收敛率。建立了复合材料单层板基于最小柔顺性设计的优化列式,给出了多种离散材料构成结构的灵敏度信息求解方法。分析比较了DM0模型、连续化惩罚模型和HPDMO模型对最终优化结果收敛率、目标函数、迭代历史的影响。数值算例表明,改进的离散材料惩罚模型不但可以显著地提高优化结果的收敛率,给出清晰的优化构型,而且可以通过较少的优化迭代步数实现这一结果,为纤维增强复合材料的优化设计在工程中的应用提供了新的技术手段。

英文摘要:

An improved discrete materials optimization (DMO) model, HPDMO (Heaviside Penalization of Discrete Materi- als Optimization) model, is established in this paper with continuous penalization and Heaviside penalization to improve the convergence rate of the optimization results of composite materials using traditional DMO. A minimum structural compliance design model is built to optimize the distribution of ply angles of composite materials. A sensitivity analysis is carried out via the direct method based on the HPDMO model. The convergence rate of optimization results, the value of objective function and the iteration history of the traditional DMO, continuous DMO and HPDMO models are compared. Numerical example shows that the HPDMO model can not only improve significantly the convergence rate of optimization of the ply angles of composite materials and provide a clear optimization result, but also do so with a relatively small number of optimization it- erations. Thus the paper presents a new approach for the optimization of composite materials in engineering structures.

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期刊信息
  • 《航空学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国航空学会
  • 主编:孙晓峰
  • 地址:北京海淀区学院路37号
  • 邮编:100083
  • 邮箱:hkxb@buaa.edu.cn
  • 电话:010-82317058 82318016
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6893
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1929/V
  • 邮发代号:82-148
  • 获奖情况:
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,美国应用力学评论,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:24676