基于混合不确定性的编织复合材料多尺度可靠性分析方法技术

技术编号:43472911 阅读:24 留言:0更新日期:2024-11-27 13:12
本发明专利技术公开了基于混合不确定性的编织复合材料多尺度可靠性分析方法,属于复合材料技术领域,本发明专利技术相较于已有的编织复合材料可靠性分析方法,本专利综合考虑了材料内部纱线力学性能的认知不确定性与几何尺寸的客观不确定性,分别采用区间法与核密度估计法对上述两种不确定性进行综合量化,能够实现对结构力学响应的准确模拟;采用了基于分层抽样和改进和声算法的样本空间优化方法,实现对大参数样本空间的均匀填充。采用两级神经网络方法建立细观属性到结构响应的代理模型,避免了复杂模型的细观建模工作,实现在高度非线性条件下对目标载荷的准确预测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于复合材料,具体涉及一种基于混合不确定性的编织复合材料多尺度可靠性分析方法


技术介绍

1、编织复合材料广泛应用于航空航天、能源、军工等领域,具有密度低,强度高,可设计性强等特点。由于在材料成型的过程中纤维束间相互挤压,容易产生纤维束变形、弯折、屈曲等多种缺陷,同时在致密化的过程中基体在材料内部分布不均匀,由此造成了编织复合材料局部区域的不确定性。作为编织复合材料的基本组成单元,上述不确定性可以理解为纱线性能的不确定性,对编织复合材料整体结构的可靠性有着显著的影响。

2、对于复合材料进行可靠性分析,目前大多从材料宏观性能和宏观尺寸出发,将材料宏观性能(如模量、强度等)或几何参数(如铺层角度、铺层厚度等)假设为满足正态分布或威布尔分布的随机变量,通过建立代理模型完成随机变量到结构响应的映射。从纤维、基体或纱线等细观尺度研究复合材料可靠性的公开文献较少,对从细观尺度到宏观尺度的不确定性传播研究尚不深入,难以支持从工艺制备的角度提升复合材料性能。


技术实现思路

1、本专利技术所要解决的技术问本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.基于混合不确定性的编织复合材料多尺度可靠性分析方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的基于混合不确定性的编织复合材料多尺度可靠性分析方法,其特征在于,步骤2中,将纱线横截面简化为四边形、椭圆形或凸透镜形,纱线细观几何参数为纱线横截面对应的边长或半径。

3.根据权利要求2所述的基于混合不确定性的编织复合材料多尺度可靠性分析方法,其特征在于,步骤3中,所述的核密度估计法获得的获取基于真实纱线的几何参数概率密度函数的方法为:

4.根据权利要求3所述的基于混合不确定性的编织复合材料多尺度可靠性分析方法,其特征在于,步骤5中,边界曲线分别为...

【技术特征摘要】

1.基于混合不确定性的编织复合材料多尺度可靠性分析方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的基于混合不确定性的编织复合材料多尺度可靠性分析方法,其特征在于,步骤2中,将纱线横截面简化为四边形、椭圆形或凸透镜形,纱线细观几何参数为纱线横截面对应的边长或半径。

3.根据权利要求2所述的基于混合不确定性的编织复合材料多尺度可靠性分析方法,其特征在于,步骤3中,所述的核密度估计法获得的获取基于真实纱线的几何参数概率密度函数的方法为:

4.根据权利要求3所述的基于混合不确定性的编织复合材料多尺度可靠性分析方法,其特征在于,步骤5中,边界曲线分别为上边界曲线与下边界曲线,对边界曲线进行多项式拟合的表达式为:t为边界曲线上一点的横坐标数值,f(t)为边界曲线上一点的纵坐标数值,n为拟合点的数量,cj为边界曲线第j次项系数,边界曲线拟合得到的多项式最高次数应保持一致,通过对两条曲线插值得到曲线间的任意曲线,任意曲线表达式为k为范围0~1的随机数,aj和bj分别为上边界曲线与下边界曲线对应的第j次项系数。

5.根据权利要求4所述的基于混合不确定性的编织复合材料多尺度可靠性分析方法,其特征在于,步骤6中,采用改进和声算法将第一随机样本和第二随机样本进行组合获得新样本,将原样本编号作为新样本参数进行优化,目标是使新样本之间的最短间距最大化,设定一个和声记忆库,包含具有k个参数的m个初始样本编号组合,之后对和声记忆库进行更新,更新方法为:对参数m从1到k进行循环:根据当前和声记忆库中的样本编号组合计算最短间距,给出最好与最坏的样本编号组合的参数与获得编号更新范围如xr超过xm的上界xmu或下界xml,则将上下界值赋予xr,在这一过程中,生成一个范围在0~1之间的随机数r1并与预设变异概率pm比较,如随机数小于变异概率pm,则生成新参数x′m=xml+r1×(xmu-xml),否则按照生成新参数,r2为范围在0~1之间的随机数,如采用x′m替换xworst中的后,样本编号组合最短间距大于xworst的最短间距,则替换和声库中的对样本编号组合的优化过程中,将遇到生成参数为小数的问题,采用最近整数的方法进行取整,当最大最短距离...

【专利技术属性】
技术研发人员:周岳张盛刘晨阳张煦董成乾高希光宋迎东
申请(专利权)人:南京航空航天大学
类型:发明
国别省市:

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