黏彈性復合材料結構的遺傳算法優(yōu)化設計研究.pdf

1、復合材料的一些突出優(yōu)點，如比剛度、比強度高，自由設計性好，這種“輕而強、輕而堅”的材料在先進飛行器結構中應用廣泛。復合材料結構在復雜的工作環(huán)境下會引發(fā)振動和噪聲，其結構的一些力學性能會嚴重受到影響。然而，復合材料在航空航天中的使用已然不可阻擋。為了改善結構產生的振動、噪聲，以阻尼耗能成為復合材料夾層結構減振降噪的有效措施。由于阻尼材料的加入，原有結構的強度、剛度會有所變化。充分利用復合材料性能的方向性、結構性能的自由設計性是復合材料結構

2、設計的關鍵。論文對黏彈性復合材料結構進行優(yōu)化設計，以權衡該結構在實際應用中的力學性能和阻尼特性。
　　遺傳算法，模仿生物遺傳和進化開發(fā)出的一種計算機模擬的概率搜索算法。相比其他優(yōu)化算法，有其獨特的優(yōu)勢，能較好地應用于復合材料結構的優(yōu)化設計。針對遺傳算法早熟、局部搜索效率低和尋優(yōu)時間較長等缺陷，論文第2章結合采樣選擇和保優(yōu)策略，對基本遺傳算法的適應度函數進行改進，提出了一種改進的乘冪適應度函數自適應遺傳算法。性能測試表明，改進的自適

3、應遺傳算法在優(yōu)化速度、優(yōu)化穩(wěn)定性和優(yōu)化精度都有顯著的提高。
　　分別利用經典板殼理論、剪切變形理論，論文第3章對復合材料層合板做動態(tài)非線性分析及優(yōu)化設計。基于虛位移原理及求變分推導出相應的振動控制方程，建立復合材料板的固有頻率計算模型。討論分析跨厚比、彈性模量比、纖維鋪設角等因素的影響。以纖維鋪設角為設計參數，基頻最大為優(yōu)化目標，以改進的自適應遺傳算法對復合材料板進行優(yōu)化設計。優(yōu)化后，復合材料板的基頻增大，可以有效地降低其共振的概

4、率。
　　基于黏彈性復合材料結構的層與層之間沒有相互錯動的假設，且是小撓度形變，可用復合材料層位移表示黏彈性阻尼層位移。論文第4章利用Hamilton原理及求變分推導出結構的振動控制方程，建立固有頻率和結構損耗因子的計算模型。將結構損耗因子最大作為優(yōu)化目標，以改進的自適應遺傳算法進行優(yōu)化設計。優(yōu)化結果表明，通過對纖維鋪設角、黏彈性阻尼材料與復合材料的剪切模量比以及黏彈性阻尼層與復合材料層的厚度比的設計，增大了黏彈性復合材料結構的損