多层复合材料构件拓扑优化与取向策略研究.docx

多层复合材料构件拓扑优化与取向策略研究

目录

内容概要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2

1.1研究背景与意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2

1.2国内外研究现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3

1.3研究内容与方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

多层复合材料基本理论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

2.1复合材料概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6

2.2多层复合材料结构特点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8

2.3复合材料力学性能分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9

拓扑优化方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10

3.1拓扑优化原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11

3.2拓扑优化算法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12

3.2.1梯度基法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14

3.2.2变密度法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15

3.2.3变厚度法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16

3.3拓扑优化应用实例．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18

构件拓扑优化设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19

4.1设计变量与约束条件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21

4.2优化目标函数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21

4.3拓扑优化结果分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23

4.3.1结构强度分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24

4.3.2结构刚度分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25

4.3.3结构重量分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26

取向策略研究．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27

5.1取向原理与方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29

5.2取向优化设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30

5.2.1取向对复合材料性能的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31

5.2.2取向优化算法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33

5.3取向优化结果评估．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．35

优化设计与实验验证．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．36

6.1优化设计案例．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．37

6.2实验验证方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．38

6.2.1材料性能测试．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．40

6.2.2构件力学性能测试．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．41

6.3实验结果分析与讨论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．43

结论与展望．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．44

7.1研究结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．45

7.2存在问题与展望．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．