[发明专利]一种基于随机正态分布的复合材料层压板铺层优化方法

说明书

技术领域

本发明设计机械技术领域，具体涉及一种基于随机正态分布的复合材料层压板铺层优化方法。

背景技术

作为直升机的基本结构形式，复合材料层压板通过适当的铺层设计，可以提高其承载能力。复合材料凸缘结构可以当作一长边自由、另一长边简支的长层压板处理。在实际应用中，关于层压板铺层方式的选择，要考虑铺层角、铺层比例、铺层顺序等诸因素。从工艺条件的限制和简化设计的角度考虑，铺设角度通常在π/4角度范围内选择。因此，复合材料层压板的铺层优化设计的设计变量为铺层顺序，属于离散变量的优化问题，涉及离散设计变量多、约束条件多且复杂、存在多个极值点等难点，用传统的数学规划方法求解非常困难。目前，在复合材料层压板铺层优化方面，应用较广的是以遗传算法为代表的进化算法和神经网络等现代智能优化算法。遗传算法和神经网络方法适用性和通用性比数学规划法强，但是计算量却非常大，收敛慢，计算效率相对比较低。

发明内容

本发明提供一种基于随机正态分布的复合材料层压板铺层优化方法，以解决或至少减轻背景技术中所存在的计算量大、收敛慢的问题。

本发明所采用的技术方案是:提供一种基于随机正态分布的复合材料层压板铺层优化方法，包含以下步骤：步骤一：根据各个铺层角度的比例要求，确定基本铺层序列；步骤二：对每一种铺层序列进行数字编码，然后采用正态分布函数对基本铺层序列进行随机变换和译码，得到下一轮迭代的新铺层序列；步骤三：依据目标函数公式maxf(x)=max(Ncc,Ncr,Ncu)=ΔNcstgj(x),j=1,2,...,m,]]>确定基本铺层序列最优解；其中，f(x)为目标函数，即复合材料层压板的轴压承载能力,N_cc为轴压压损载荷、N_cr为屈曲载荷、N_cu为极限压缩载荷，g_j(x),j＝1,2,...m，为约束函数，x∈{R^N丨x₁，x₂，...，x_n,铺层角度构成的向量}；步骤四：比较基本铺层序列的最优解，选取最大值作为最优铺层。

优选地，所述步骤一纵的各个铺层角度的比例要求为，0°、45°、-45°、90°四种铺层中的每一种铺层比例至少要占10％，其中0°铺层介于25％-40％之间，±45°铺层介于40％-70％之间，90°铺层介于10％-25％之间。