含缺陷加筋柱壳的后验优化设计方法技术

本申请提出一种含缺陷加筋柱壳的后验优化设计方法，包括：以施加扰动荷载的方式引入加筋柱壳的初始凹陷缺陷，通过有限元计算分析多种加筋柱壳在不同凹陷程度下压溃荷载的变化规律，得到不同加筋柱壳的缺陷灵敏度曲线，确定针对扰动荷载的加载范围；对含缺陷的加筋柱壳参数化建模并进行有限元计算，在设计空间进行取样，并根据获得的样本点数据建立代理模型；基于代理模型的自适应更新准则，建立混合多目标优化流程，并依据混合多目标优化流程在设计空间对多个目标函数进行优化；根据混合多目标优化流程，优化结果以最终形成Pareto面，确定含缺陷加筋柱壳在不同压溃荷载下的最优重量。本申请实现了更为高效和精确的含缺陷加筋柱壳多目标优化。筋柱壳多目标优化。筋柱壳多目标优化。

【技术实现步骤摘要】
含缺陷加筋柱壳的后验优化设计方法


[0001]本申请涉及航空航天结构中主要构件加筋柱壳的设计领域，尤其是涉及一种含缺陷加筋柱壳的后验优化设计方法。

技术介绍

[0002]薄壁结构具有良好的承载性能和轻质的特点，在航空航天领域得到了广泛的应用，如作为航天运载火箭主要构件之一的加筋柱壳结构。薄壁结构在轴向压力作用下的主要失效机制是屈曲。然而对于薄壁结构的屈曲分析，预测值与实验结果往往偏差较大，这主要是由于生产、制造和加工过程中会不可避免的出现几何缺陷。因此，在设计加筋柱壳时必须考虑几何缺陷的影响。
[0003]另一方面，成本控制对航空航天领域中薄壁结构的使用也至关重要，通过减轻重量可以达到资源节约和经济节约的目的。因此，薄壁结构通常需进行轻量化优化。考虑到航空航天结构轻量化优化的复杂性，Fischer等采用多级优化的方法来最小化复合材料机翼的重量。Schubert等采用激光束连接建立了加筋的铝、钛、镁节点，减轻了重量。此外，Gray和Alexander对多级火箭在固定许用载荷约束下进行了轻量化设计。然而，随着制造和加工技术的持续发展，加筋柱本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含缺陷加筋柱壳的后验优化设计方法，其特征在于，包括：以施加扰动荷载的方式引入加筋柱壳的初始凹陷缺陷，通过有限元计算分析多种所述加筋柱壳在不同凹陷程度下压溃荷载的变化规律，得到不同加筋柱壳的缺陷灵敏度曲线，确定针对所述扰动荷载的加载范围；对含缺陷的加筋柱壳参数化建模并进行有限元计算，在设计空间进行取样，并根据获得的样本点数据建立代理模型；基于所述代理模型的自适应更新准则，建立混合多目标优化流程，并依据所述混合多目标优化流程在所述设计空间对多个目标函数进行优化；根据所述混合多目标优化流程，优化结果以最终形成帕累托Pareto面，并根据所述帕累托Pareto面确定含缺陷加筋柱壳在不同压溃荷载下的最优重量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述代理模型为克里金法Kriging模型，采用Kriging方差来评价其中点的预测精度，其中，其中，表示预测结果的不确定性；表示过程方差，u(x)＝1
T
R
‑1r(x)
‑
1，表示单位向量；R和r(x)分别为相关矩阵和相关向量，定义为：其中，R(x
(i)
,x
(j)
)表示任意两个观测点x
(i)
与x
(j)
之间的相关函数关系，R(x
(i)
,x)表示观测点x
(i)
与未观测点x之间的函数关系。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述自适应更新准则的公式为：x
best
＝arg min(U(x))其中，U(x)表示自学习函数；x
PS
表示Pareto点集；基于Kriging方差计算所述Pareto点集中各点自学习函数U(x)的值，其中的最小值点定义为x
best
，x
best
用于确定所述Pareto点集中误差最大的点，对所述误差最大的点进行精确有限元计算并更新，逐步完成对Kriging模型的重建，直到模型的收敛准则。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当x不属于所述Pareto点集时，所述自学习函数U(x)将取一个常数c，其中，所述常数c的值取为106。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述混合多目标优化流程包括第一阶段和第二阶段，其中，所述第一阶段：在所述设计空间均匀生成...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟增，周焕林，李同庆，陶然，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：