一种复合材料层合板非概率可靠性优化方法技术
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及复合材料层合板结构的优化设计
，特别涉及双轴受载层合板结构的非概率可靠性设计方法，该方法考虑纤维强度不确定条件下的可靠性优化问题，以一定可靠性要求下，对层合板的厚度进行优化设计。
技术介绍
复合材料是由两种或多种不同的材料用物理和化学方法在宏观尺度上组成的具有新性能的材料，一般复合材料的性能优于其组分材料的性能，并且有些性能是原来组分材料所不具有的，复合材料改善了组分材料的刚度、强度等力学性能。复合材料因其优良特性被广泛应用于航空航天、汽车、机械等领域。这些领域对材料的安全性有着十分高的要求。层合板结构是典型的复合材料结构，其材料属性有很大的随机性和离散性。因此通过传统强度计算方法并不能准确反映其真实的力学响应，对层合板结构进行可靠性分析与优化是十分必要的。当前，国内外学者与工程技术人员对含初始缺陷板结构的不确定性分析与设计研究主要集中在基于概率统计理论的层合板结构可靠性分析及优化设计。上述工作一定程度上丰富了层合板可靠性分析与优化设计理论，但是忽略了随机方法对样本信息的依赖性，大大限制了其理论的工程实用化进程。由于实际工程中不确定信息经常不...
【技术保护点】
一种复合材料层合板非概率可靠性优化方法，其特征在于实现步骤如下：步骤一：根据复合材料层合板的几何特征，材料属性以及边界条件，对层合板进行Tsai‑Hill强度理论中Tsai‑Hill系数的推导，得到Tsai‑Hill强度系数，其中层合板的几何特征包括层合板面内长度a和宽度b；材料属性包括弹性常数和强度参数，弹性常数包括：1向弹性模量E1，2向弹性模量E2，1‑2剪切模量G12，泊松比υ，其中1向为纤维轴向方向，2向为层合板平面内垂直纤维轴向方向；边界条件包括x和y方向压缩载荷Nx和Ny；强度参数是不确定的，包括纵向拉伸强度比XT，纵向压缩强度XC，横向拉伸强度YT，横向压缩...
【技术特征摘要】
1.一种复合材料层合板非概率可靠性优化方法，其特征在于实现步骤如下：步骤一：根据复合材料层合板的几何特征，材料属性以及边界条件，对层合板进行Tsai-Hill强度理论中Tsai-Hill系数的推导，得到Tsai-Hill强度系数，其中层合板的几何特征包括层合板面内长度a和宽度b；材料属性包括弹性常数和强度参数，弹性常数包括：1向弹性模量E1，2向弹性模量E2，1-2剪切模量G12，泊松比υ，其中1向为纤维轴向方向，2向为层合板平面内垂直纤维轴向方向；边界条件包括x和y方向压缩载荷Nx和Ny；强度参数是不确定的，包括纵向拉伸强度比XT，纵向压缩强度XC，横向拉伸强度YT，横向压缩强度YC，面内剪切强度S；基于Tsai-Hill强度理论，Tsai-Hill强度系数为X为纵向拉伸或压缩强度，当X方向受压时X＝XC，受压时X＝XT；Y为横向拉伸或压缩强度，横向受压时Y＝YC，横向受拉时，Y＝YT；步骤二：利用区间向量x∈xI＝(XT,XC,YT,YC,S)合理表征步骤一中的材料强度参数的不确定性，得到： x U = ( X T U , X C U , Y T U , Y C U , S U ) = ( X T c + X T r , X C c + X C r , Y T c + Y T r , Y C c + Y C r , S c + S r ) ]]> x L = ( X T L , X C L , Y T L , Y C L , S L ) = ( X T c - X T r , X C c - X C r , Y T c - Y T r , Y C c - Y C r , S c - S r ) ]]>其中，纵向拉伸强度XT，纵向压缩强度XC，横向拉伸强度YT，横向压缩强度YC，面内剪切强度S可分别表示为区间变量，上标U代表参量的取值上界，上标L代表参量的取值下界，上标c代表中心值，上标r代表半径，xI为强度参数区间；步骤三：应用复合材料层合板宏观力学理论分析层合板中个铺层1向应力σ1，2向应力σ2和切应力τ12；将材料强度不确定性信息代入到步骤一中的Tsai-Hill表达式中，引入非概率区间理论，利用步骤二中的强度参数区间计算Tsai-Hill系数区间，根据复合材料强度理论，在Tsai-Hill系数t大于1时，该层层合板失效，小于1时，该层层合板安全，由于复合材料层合板的强度参数为区间变量，因此层合板各层Tsai-Hill系数t也为一区间，即Tsai-Hill强度区间，则Tsai-Hill强度区间中小于1部分的区间长度与整个区间长度之比即为层合板的可靠度Psi，i＝1,2,…n，其中n为层合板层数，单层可度中的最小值Ps＝min(Psi)即为层合板的可靠度；步骤四：根据步骤三中计算所得层合板的可靠度，对层合板进行以可靠度为约束，层合板整体质量为...
【专利技术属性】
技术研发人员：邱志平，李晓，王晓军，王磊，石庆贺，马雨嘉，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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