一种飞机结构中复合材料层合板铺层顺序优化及其铺层方法技术

本申请涉及一种飞机结构中复合材料层合板铺层顺序优化方法包括：在确定铺层数的条件下，选定多个可选铺层顺序；计算各个可选铺层顺序的等效铺层参数；在等效铺层参数约束条件下，以等效铺层参数为优化变量，以屈曲载荷最大为目标，得到最优等效铺层参数；选取与最优等效铺层参数偏差较小的多个可选铺层顺序，作为可用铺层顺序；以各个可用铺层顺序中，屈曲载荷最大的一个作为最终铺层顺序。此外，涉及一种飞机结构中复合材料层合板铺层方法，以上述的飞机结构中复合材料层合板铺层顺序优化方法，确定铺层顺序，以该铺层顺序进行铺层。以该铺层顺序进行铺层。以该铺层顺序进行铺层。

【技术实现步骤摘要】
一种飞机结构中复合材料层合板铺层顺序优化及其铺层方法


[0001]本申请属于飞机结构中复合材料层合板铺层顺序优化
，具体涉及一种飞机结构中复合材料层合板铺层顺序优化及其铺层方法。

技术介绍

[0002]复合材料层合板具有比强度高、比模量大、耐高温、耐疲劳和可设计性好等优良性能，在飞机结构中中具有越来越广泛的应用。
[0003]复合材料层合板的屈曲载荷与其铺层顺序密切相关，即与各铺层角度密切相关，对其铺层顺序进行优化设计，对于保证复合材料层合板结构的稳定性具有重要意义。
[0004]复合材料层合板铺层顺序优化属于离散变量优化问题，其组合数量随变量增多呈指数增长，采用枚举法、分支定界法等传统优化方法进行优化，效率低，鲁棒性较差，且难以得到最优解，以基于全局搜索的遗传算法进行优化，虽然可能得到最优解，但其中存在数量较大的重分析，工作量大，效率不高，难以适应大规模工程优化问题。
[0005]鉴于上述技术缺陷的存在提出本申请。
[0006]需注意的是，以上
技术介绍
内容的公开仅用于辅助理解本专利技术的专利技术构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本申请的申请日已经公开的情况下，上述
技术介绍
不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

技术实现思路

[0007]本申请的目的是提供一种飞机结构中复合材料层合板铺层顺序优化及其铺层方法，以克服或减轻已知存在的至少一方面的技术缺陷。
[0008]本申请的技术方案是：
[0009]一方面提供一种飞机结构中复合材料层合板铺层顺序优化方法，包括：
[0010]在确定铺层数的条件下，选定多个可选铺层顺序；
[0011]计算各个可选铺层顺序的等效铺层参数；
[0012]在等效铺层参数约束条件下，以等效铺层参数为优化变量，以屈曲载荷最大为目标，得到最优等效铺层参数；选取与最优等效铺层参数偏差较小的多个可选铺层顺序，作为可用铺层顺序；
[0013]以各个可用铺层顺序中，屈曲载荷最大的一个作为最终铺层顺序。
[0014]根据本申请的至少一个实施例，上述的飞机结构中复合材料层合板铺层顺序优化方法中，各个可选铺层顺序，在以下工艺约束条件下进行选定：
[0015]连续相同角度的铺层不超过四层；
[0016]铺层角度从0
°
、
±
45
°
、90
°
中选取；
[0017]铺层角度对称均衡；
[0018]含有的每种角度铺层不少于6％；
[0019]表面铺层角度选用
±
45
°
。
[0020]根据本申请的至少一个实施例，上述的飞机结构中复合材料层合板铺层顺序优化方法中，所述选定多个可选铺层顺序，具体为：
[0021]以结构分析软件系统HAJIF从铺层顺序库中选定。
[0022]根据本申请的至少一个实施例，上述的飞机结构中复合材料层合板铺层顺序优化方法中，以下式计算各个可选铺层顺序的等效铺层参数：
[0023][0024][0025][0026]其中，
[0027]为等效铺层参数；
[0028]z
k
、z
k
‑1为第k、k
‑
1层铺层沿厚度方向上、下表面单位化后的坐标值；
[0029]θ
k
为第k层铺层角。
[0030]根据本申请的至少一个实施例，上述的飞机结构中复合材料层合板铺层顺序优化方法中，等效铺层参数的约束条件包括：
[0031][0032]根据本申请的至少一个实施例，上述的飞机结构中复合材料层合板铺层顺序优化方法中，等效铺层参数的约束条件还包括各个可选铺层顺序等效铺层参数中的极值约束。
[0033]根据本申请的至少一个实施例，上述的飞机结构中复合材料层合板铺层顺序优化方法中，所述在等效铺层参数约束条件下，以等效铺层参数为优化变量，以屈曲载荷最大为目标，得到最优等效铺层参数，具体是以数学规划法进行计算得到最优等效铺层参数。
[0034]根据本申请的至少一个实施例，上述的飞机结构中复合材料层合板铺层顺序优化
方法中，选取与最优等效铺层参数偏差较小的多个可选铺层顺序，作为可用铺层顺序，具体是以最小二乘法将各个可选铺层顺序的等效铺层参数与最优等效铺层参数进行匹配，选取其中偏差较小的多个可选铺层顺序作为可用铺层顺序。
[0035]另一方面提供一种飞机结构中复合材料层合板铺层方法，包括：
[0036]以任一上述的飞机结构中复合材料层合板铺层顺序优化方法，确定铺层顺序，以该铺层顺序进行铺层。
附图说明
[0037]图1是本申请实施例提供的飞机结构中复合材料层合板铺层顺序优化方法的流程图。
[0038]为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；此外，附图用于示例性说明，其位置关系仅限于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
具体实施方式
[0039]为使本申请的技术方案及其优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的技术方案作进一步清楚、完整的详细描述，可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅是本申请的部分实施例，其仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分，其他相关部分可参考通常设计，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合以得到新的实施例。
[0040]此外，除非另有定义，本申请描述中所使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内一般技术人员所理解的通常含义。本申请描述中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“中心”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等表示方位的词语仅用以表示相对的方向或者位置关系，而非暗示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，当被描述对象的绝对位置发生改变后，其相对位置关系也可能发生相应的改变，因此不能理解为对本申请的限制。本申请描述中所使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似用语，仅用于描述目的，用以区分不同的组成部分，而不能够将其理解为指示或暗示相对重要性。本申请描述中所使用的“一个”、“一”或者“该”等类似词语，不应理解为对数量的绝对限制，而应理解为存在至少一个。本申请描述中所使用的“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
[0041]此外，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，在本申请的描述中使用的“安装”、“相连”、“连接”等类似词语应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，领域内技术人员可根据具体情况理解其在本申请中的具体含义。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种飞机结构中复合材料层合板铺层顺序优化方法，其特征在于，包括：在确定铺层数的条件下，选定多个可选铺层顺序；计算各个可选铺层顺序的等效铺层参数；在等效铺层参数约束条件下，以等效铺层参数为优化变量，以屈曲载荷最大为目标，得到最优等效铺层参数；选取与最优等效铺层参数偏差较小的多个可选铺层顺序，作为可用铺层顺序；以各个可用铺层顺序中，屈曲载荷最大的一个作为最终铺层顺序。2.根据权利要求1所述的飞机结构中复合材料层合板铺层顺序优化方法，其特征在于，各个可选铺层顺序，在以下工艺约束条件下进行选定：连续相同角度的铺层不超过四层；铺层角度从0
°
、
±
45
°
、90
°
中选取；铺层角度对称均衡；含有的每种角度铺层不少于6％；表面铺层角度选用
±
45
°
。3.根据权利要求1所述的飞机结构中复合材料层合板铺层顺序优化方法，其特征在于，所述选定多个可选铺层顺序，具体为：以结构分析软件系统HAJIF从铺层顺序库中选定。4.根据权利要求1所述的飞机结构中复合材料层合板铺层顺序优化方法，其特征在于，以下式计算各个可选铺层顺序的等效铺层参数：以下式计算各个可选铺层顺序的等效铺层参数：以下式计算各个可选铺层顺序的等效铺层参数：其中，为等效...

【专利技术属性】
技术研发人员：王彬文，张长兴，聂小华，罗利龙，艾森，
申请(专利权)人：中国飞机强度研究所，
类型：发明
国别省市：