[发明专利]复合材料层合板纤维连续二维优化基础模型及优化方法

摘要

本发明提供一种复合材料层合板纤维连续二维优化基础模型及优化方法，模型包括以下设计变量：参考层合板铺层组层数变量T；参考层合板铺层组铺向角变量θ；参考层合板铺层组铺层距离二维变量L；按优化目标在一定的约束条件下对各设计变量优化，得到符合设计要求的参考层合板相关参数，还得到被优化层合板每一个关键区域按自上而下顺序从参考层合板最上层开始删除的连续排列的铺层组数量值，进而得到最终的复合材料层合板。在长度方向上，既符合层削结构几何特征，又满足长度方向上纤维连续性；宽度方向上，既符合厚度不等的几何特征，又满足宽度方向上纤维连续性；并且，具有设计变量数量少的优点，从而提高了设计效率。

主权项

一种复合材料层合板纤维连续二维优化基础模型，其特征在于，包括：参考层合板初始参数设置模块，用于设置以下参数的初始值：参考层合板总铺层组数初始值：指按自下而上顺序排列的铺层组数量；每个铺层组层数初始值；被优化层合板初始参数设置模块，用于将需要优化的层合板沿宽度方向初始划分为m个区域，沿长度方向初始划分为n个区域，将每一个区域用W表示，由此得到以下m×n的矩阵：其中，区域W1,1、区域W2,1…区域Wm,1也称为关键区域，其他区域也称为非关键区域；并且，对于任意第i行的n个区域，该行的非关键区域的铺层均来源于关键区域，且距离关键区域距离越远铺层数越少，该行关键区域的任意铺层组，可以延伸至该行其他某一非关键区域，也可以在延伸到该行某一非关键区域后中止，当某一铺层组在某一非关键区域中止后，在该非关键区域之后的其他非关键区域中，则不允许该铺层组重新出现；另外，每一个关键区域均是通过以下方式从参考层合板中获得：按自上而下顺序从参考层合板最上层开始删除一定数量的连续铺层组，参考层合板剩下的连续排列的铺层组即为该关键区域的铺层方式；由此，分别设置与每一个关键区域对应的按自上而下顺序从参考层合板最上层开始删除的连续排列的铺层组初始数量值；参考层合板设计变量设置模块，用于设置以下参考层合板设计变量：参考层合板铺层组层数变量T：各个铺层组包括的铺层单层数量；参考层合板铺层组铺向角变量θ：同一个铺层组中包括的各铺层单层具有相同的铺向角，各个铺层单层的铺向角即为其所在的铺层组铺向角；参考层合板铺层组铺层距离二维变量L：该二维变量L中任意一个元素用li,j表示；li,j定义域为0到n，n即为需要优化的层合板沿长度方向初始划分的区域数量；li,j＝0表示在被优化的层合板的Wi,1关键区域不包含参考层合板按自下而上顺序的第j铺层组；li,j≠0表示在被优化的层合板的Wi,1关键区域包含参考层合板按自下而上顺序的第j铺层组，且li,j的取值即为参考层合板的第j铺层组在Wi,1关键区域对应长度方向上的铺层组铺层距离；优化参数设置模块，用于设置优化目标函数、约束条件以及优化算法；优化处理模块，用于读取所述参考层合板初始参数设置模块所设置的各个初始值，还读取所述被优化层合板初始参数设置模块所设置的各个初始值，按所述优化参数设置模块所设置的各个优化参数，对所述参考层合板设计变量设置模块所设置的各个设计变量进行优化运算，得到符合设计要求的参考层合板铺层组层数值、各参考层合板铺层组铺向角值以及参考层合板各铺层组铺层距离值，还得到被优化层合板每一个关键区域按自上而下顺序从参考层合板最上层开始删除的连续排列的铺层组数量值，进而得到最终的复合材料层合板。