基于代理模型的加筋板结构布局优化设计

作     者：张柱国 

作者单位：南京航空航天大学 

学位级别：硕士

导师姓名：姚卫星

授予年度：2008年

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）] 

主      题：加筋板 结构优化 布局优化 代理模型 屈曲 后屈曲 铺层顺序优化 

摘      要：加筋板结构可大大地节省结构材料,减轻结构重量,从而提高结构效率,因而已被广泛地应用于航空航天等工程领域。当承受压缩、剪切载荷时,加筋板结构可能发生屈曲甚至导致破坏。加筋板结构失效模式众多,且对其进行优化的设计变量众多,其有限元模型、结构分析以及优化设计非常复杂。因此,对加筋板结构进行优化设计具有重要的研究价值。 本文基于代理模型技术,提出了一种金属加筋板结构稳定性优化设计方法,实现了金属加筋板结构布局优化设计。其基本思想是采用试验设计法选取样本点,进行有限元分析得到该样本点的重量、屈曲因子等,利用这些样本点和响应建立kriging代理模型,并采用更新技术提高kriging模型的精度,基于Kriging模型应用折衷法和遗传算法获得最优解。并在此基础上,本文分析了加筋板结构的后屈曲特性,实现了结构后屈曲优化设计。本文又通过引入层合板弯曲刚度参数,提出了对称均衡复合材料铺层顺序优化设计方法,并将其和前述加筋板结构优化设计相结合,发展了基于代理模型技术的二级优化方法,实现了层合板结构铺层顺序优化的复合材料加筋板结构优化设计。算例表明优化效果比较明显,也同时验证了本文所提方法的可行性和有效性。