《基於自動鋪絲的複合材料變剛度結構的分析與最佳化設計》是依託同濟大學，由聶國雋擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於自動鋪絲的複合材料變剛度結構的分析與最佳化設計
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：聶國雋
- 依託單位：同濟大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
隨著自動鋪絲裝備及製造技術的發展，出現了一種先進的複合材料結構形式- - 變剛度結構，它不僅繼承了傳統複合材料結構的諸多優點，而且在降低製造成本和提高結構性能方面顯示出了極大的優越性和發展潛力，因而得到了航空、航天工程界的青睞和重視。本項目將對複合材料變剛度結構的分析及最佳化設計進行研究。主要內容包括：綜合考慮引起結構剛度變化的曲線纖維方向角、直線纖維體積分數及鋪層厚度變化等因素，發展變剛度結構靜力、動力及屈曲分析的解析法、半解析法及梯度有限元法；考慮製作工藝等約束條件，研究提高變剛度結構力學性能的材料裁剪問題；在此基礎上建立具有可製造性的變剛度結構多目標最佳化設計模型，發展高效、穩定的全局最最佳化算法，並編制結構分析及最佳化設計的程式包。研究成果將為大型、複雜形面複合材料變剛度結構的設計提供理論依據和技術支持，同時也將豐富非均勻介質力學的內容。
結題摘要
隨著複合材料成型設備及製造技術的發展，生產材料特性隨空間位置而變化的複合材料結構已成為可能，這種由材料性能的空間變化而形成的變剛度結構是一種先進的複合材料結構形式，它不僅繼承了傳統複合材料比強度高、比剛度大以及可設計性好等特點，而且在降低製造成本和提高結構性能方面顯示出了極大的優越性和發展潛力，因此得到了航空航天工程界的青睞。本項目按原定計畫對複合材料變剛度結構的分析及最佳化設計進行了研究。主要研究成果包括：發展了材料性能沿厚度方向變化的梁、板、殼結構彈性分析的解析法及半解析法；建立了材料性能沿板面內變化的複合材料變剛度板的力學模型並給出了相應的解析解；提出了複合材料變剛度直梁及曲梁的彈塑性問題的解析求解方法；研究了複合材料變剛度結構的材料裁剪問題，並給出了可供選擇的複合材料變剛度結構的最佳化設計方案。研究成果將為大型、複雜形面複合材料變剛度結構的設計提供理論依據和技術支持，同時也將豐富非均勻介質力學的內容。
