《基於非對稱複合材料的彎曲-扭轉耦合結構設計方法研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由李道奎擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於非對稱複合材料的彎曲-扭轉耦合結構設計方法研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李道奎
- 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
具有彎曲-扭轉耦合效應的結構在風機葉片、機翼等結構上都有著十分廣泛的套用。本項目針對傳統對稱複合材料彎曲-扭轉耦合結構存在重量過大、耦合效應複雜的缺點，開展非對稱複合材料彎曲-扭轉耦合結構的設計方法研究。提出基於兩種具有單一耦合效應的非對稱複合材料的彎曲-扭轉耦合結構設計方法；建立拉伸-扭轉耦合無濕熱翹曲/拉伸-剪下耦合無濕熱剪下非對稱複合材料的解析充要條件；提出一種解決彎-扭耦合結構強約束多目標最佳化問題的有效策略；分析非對稱複合材料的穩定性，並對耦合效應進行試驗驗證。項目研究將形成非對稱複合材料彎曲-扭轉耦合結構設計的理論與方法體系，研究成果在風機葉片、機翼等彎曲-扭轉耦合結構的設計方面具有廣泛的套用前景。
結題摘要
具有彎曲-扭轉耦合效應的自適應結構在風力發電機葉片、固定翼飛機機翼等結構上都有著十分廣泛的套用。針對傳統對稱複合材料彎曲-扭轉耦合結構存在重量過大、耦合效應複雜的缺點，項目開展了基於非對稱複合材料的彎曲-扭轉耦合結構設計方法研究，主要包括四個方面的內容。第一、研究了非對稱複合材料層合板的力學特性及其魯棒性，並提出了基於Monte Carlo法分析非對稱複合材料力學特性的魯棒性的基本方法。第二，分別推導了單種纖維無濕熱剪下變形拉伸-剪下耦合和無濕熱翹曲變形拉伸-扭轉耦合非對稱複合材料層合板的與材料屬性無關的解析充要條件，實現了解決彎-扭耦合結構強約束多目標最佳化問題的有效策略，提出並實現了基於單種纖維無濕熱剪下變形拉伸-剪下耦合或無濕熱翹曲變形拉伸-扭轉耦合非對稱複合材料的彎曲-扭轉耦合結構設計方案。第三，建立了層間混雜層合板的簡化計算模型並推導了層間混雜層合板剛度係數、熱內力和熱力矩的幾何因子表達式，提出並實現了基於層間混雜無濕熱剪下變形拉伸-剪下耦合或無濕熱翹曲變形拉伸-扭轉耦合非對稱複合材料的彎曲-扭轉耦合結構設計方案。最後，實現了多種非對稱複合材料結構耦合效應的光學測量，驗證了基於非對稱複合材料的彎曲-扭轉耦合結構設計方案的正確性。項目研究成果可為我國的自適應機翼、自適應風力發電機葉片等彎曲-扭轉結構的設計提供技術支持，具有重要的工程實踐價值；同時形成了基於非對稱複合材料的彎曲-扭轉耦合結構設計的理論與方法體系，具有重要的理論意義。本項目研究過程中共培養了1名博士後、2名博士生和1名碩士，並發表了13篇國內外學術論文，其中SCI檢索8篇、EI檢索3篇。
