[发明专利]一种变刚度复合材料圆柱壳体的建模及优化设计方法

权利要求书

1.一种变刚度复合材料圆柱壳体的建模及优化设计方法，其特征在于包括以下步骤:

步骤1.对圆柱壳体的几何模型进行单元离散化设计；

根据复合材料纤维路径线性变化的数学模型来对几何模型进行离散化设计，纤维角度变化的数学模型表达式如下:

式中，θ为纤维角度，T₀为圆柱中点处纤维角度，T₁为圆柱端点处纤维角度，x为轴向坐标，L为圆柱壳体长度；依据该表达式，将圆柱壳体的三维几何模型沿轴向坐标均匀等分为若干圆环结构，按照设计的有限元分析的网格尺寸，将每个圆环进一步细化为离散单元；

步骤2.对离散单元赋予变刚度复合材料属性；

将连续纤维离散为若干独立单元，并依据平移法中相同轴向坐标对应纤维角度相同的原理对离散单元进行变化角度和相同材料属性的赋值，完成连续变角度纤维铺放路径的模拟建模；

步骤3.对步骤2模型中的离散单元进行变角度参数赋值并建立有限元模型；

步骤4.对参数化分析模型进行少量有限元分析并提取样本点，建立屈曲分析和优化设计的近似模型；通过拉丁超立方法与径向基神经网络代理模型方法建立起近似分析模型；近似模型方法基于高斯径向基函数同时以自定义编程来实现；

步骤5.对所建立的近似模型进行优化设计；该优化设计针对步骤4所建立的近似模型来进行，采用多岛遗传算法进行优化设计。