層合板結構的振動和穩(wěn)定性分析及其優(yōu)化設計.pdf

1、復合材料因具有比強度高，比剛度大,材料性能可設計等優(yōu)點而在航空航天，汽車船舶等工業(yè)中被廣泛的應用。現代航空航天工業(yè)的發(fā)展對飛行器提出了強動力、高載荷的要求，這也對結構的振動特性和穩(wěn)定性提出了更高的要求。復合材料層合板是飛行器的主要承載構件。層合板鋪設角度和鋪層順序的改變會對結構性能造成顯著影響，因此分析結構參數對振動特性和穩(wěn)定性的影響有著重要的實際意義。本文針對層合板的振動分析、穩(wěn)定性分析和結構優(yōu)化設計展開了研究。
　　首先，對層

2、合板自由振動的固有頻率進行了分析。本文采用有限元方法計算層合板的固有頻率。通過數值分析驗證了該方法計算結果的精確性，并分析了鋪層數，鋪設角度，鋪設方式，邊界條件對固有頻率的影響。結果表明：采用本文計算方法來求解不同邊界條件下的層合板固有頻率可獲得足夠精確的結果；鋪設角度，鋪設方式和邊界條件均對層合板的固有頻率有不同程度的影響。
　　其次，對層合板的穩(wěn)定性進行了分析。本文采用經典層合理論結合穩(wěn)定性理論的方法推導出了受單向壓縮載荷和剪

3、切載荷作用的層合板臨界屈曲載荷計算方法。通過數值分析驗證了理論計算的精確性，并分析了長寬比，彈性模量比，跨厚比，鋪設角度和邊界條件對單向壓縮臨界載荷的影響。結果表明：該方法對求解層合板的臨界失穩(wěn)載荷有較高的精確度；層合板的長寬比，彈性模量比，跨厚比，鋪設角度和邊界條件均對層合板的穩(wěn)定性有不同程度的影響。
　　最后，對層合板的頻率和穩(wěn)定性進行雙目標優(yōu)化。以層合板自由振動的第一階固有頻率和單向壓縮臨界載荷為目標函數，采用改進的遺傳算法