应用扰动广义微分求积法的复合材料层合板剪切屈曲分析与优化

作     者：孙士平 张冰 胡政 SUN Shiping;ZHANG Bing;HU Zheng

作者机构：南昌航空大学航空制造工程学院 

出 版 物：《中国机械工程》 (China Mechanical Engineering)

年 卷 期：2019年第30卷第16期

页      面：1931-1939,1949页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(11362017,51565042) 江西省教育厅科技项目(GJJ160707) 

主　　题：剪切屈曲 扰动广义微分求积法 铺层顺序优化 复合材料层合板 

摘      要：广义微分求积(GDQ)法求解复合材料层合板剪切屈曲时存在计算精度差、计算振荡不收敛问题,研究发现该现象源于载荷矩阵存在奇异,为此,提出扰动GDQ法,通过扰动主对角线权重系数以改善载荷矩阵的奇异性来消除计算振荡。数值算例验证了扰动策略的有效性,实现复合材料层合板剪切屈曲问题的高效稳定求解。在此基础上,结合直接搜索模拟退火算法,开展了含剪切载荷的复合材料层合板铺层顺序优化。结果表明:剪切工况时对称复合材料层合板的优化铺层不受铺层数和铺设形式影响,优化铺层角随长宽比增大而趋于60°;而剪切与轴压组合工况下较小的剪切力能改善层合板屈曲性能,随着剪切力的增大,优化屈曲性能逐渐降低,优化铺层趋同于剪切工况。研究结果为复合材料层合板的剪切屈曲性能设计提供了参考。