一种复合材料热结构动力学优化设计方法技术

技术编号:39980972 阅读:22 留言:0更新日期:2024-01-09 01:31
本发明专利技术提供一种复合材料热结构动力学优化设计方法,解决了复合材料结构在高温载荷下难以协调动力学性能与结构承载性能的问题,包括如下过程:建立复合材料等效性能参数库,基于该参数库构建复合材料等效性能快速预测模型,建立设计域,执行结构静力学响应分析和结构稳态传热分析,分析动力学响应,求解得到灵敏度信息,对优化问题进行迭代求解,重复计算直至达到收敛条件,当前迭代步的设计变量信息即为最终的优化结果。本发明专利技术提供的优化设计方法显著提高了优化过程计算效率,有效协调了复合材料在高温环境下动力学性能与结构承载性能之间的关系。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于材料结构优化,具体涉及一种复合材料热结构动力学优化设计方法


技术介绍

1、现代航空航天技术飞速发展,飞行器的服役环境越来越严酷恶劣,尤其是高超飞行器的外壳结构通常面临上千度高温的考验,有时甚至可达2000℃以上,飞行器结构需完成飞行气动加热、再入大气层、高机动过载、超远程巡航等服役任务,因此除了要求具备超强承载、极端耐热、超高精度、超轻量化等特性外,其面临的动力学问题也越来越突出。传统的金属材料难以满足极端高温的服役环境,耐高温复合材料,如c/sic和改性的c/c复合材料的发展为高超飞行器热结构奠定了材料基础,然而其增强预制体的结构形式,如纤维体分比、编织角度、编织方式等均显著影响复合材料的热-机械性能。

2、目前主流的结构优化方法通常是面向单相材料,且优化的结构往往具有复杂的几何构型,难以直接应用于编织复合材料结构的优化设计;传统以结构固有频率最大为目标的优化模型面向常温结构具有较好的普适性,然而在优化高温热结构时难以得到满足工程需求的合理结构。文献simultaneous design of structural layou本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种复合材料热结构动力学优化设计方法,其特征在于,包括以下过程:

2.根据权利要求1所述的优化设计方法,其特征在于,所述收敛条件为设计变量改变量的最大值小于0.001。

3.根据权利要求1所述的优化设计方法,其特征在于,所述复合材料等效性能参数库的建立包括如下过程:提取工艺参数,构造参数化的代表体积元模型,建立参数化单胞模型;基于能量均匀化方法计算所述工艺参数对应的等效热-机械性能参数,并建立复合材料等效性能参数库。

4.根据权利要求1所述的优化设计方法,其特征在于,所述更新设计变量后,对更新后的设计变量中的拓扑变量进行密度过滤和投影。

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【技术特征摘要】

1.一种复合材料热结构动力学优化设计方法,其特征在于,包括以下过程:

2.根据权利要求1所述的优化设计方法,其特征在于,所述收敛条件为设计变量改变量的最大值小于0.001。

3.根据权利要求1所述的优化设计方法,其特征在于,所述复合材料等效性能参数库的建立包括如下过程:提取工艺参数,构造参数化的代表体积元模型,建立参数化单胞模型;基于能量均匀化方法计算所述工艺参数对应的等效热-机械性能参数,并建立复合材料等效性能参数库。

4.根据权利要求1所述的优化设计方法,其特征在于,所述更新设计变量后,对更新后的设计变量中的拓扑变量进行密度过滤和投影。

5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员:朱继宏周涵朱鹏飞张卫红谷小军高彤王骏孟亮
申请(专利权)人:西北工业大学
类型:发明
国别省市:

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