飛行器復合材料結構非概率可靠性優(yōu)化設計

目錄
序
前言
第一篇 飛行器復合材料層合結構強度綜合可靠性分析與優(yōu)化設計
第1章 復合材料力學性能 3
1.1 引言 3
1.2 復合材料力學基本理論 5
1.2.1 單層板本構關系 5
1.2.2 經(jīng)典層合板理論 6
1.2.3 單層板強度準則 6
1.3 復合材料結構力熱耦合分析 7
1.3.1 熱環(huán)境下材料性能退化模型 7
1.3.2 力熱耦合本構關系 9
1.4 熱環(huán)境下靜載失效準則和性能退化規(guī)律 9
1.4.1 靜載作用下的強度失效準則 10
1.4.2 靜力失效的材料性能退化規(guī)律 12
1.5 力熱耦合疲勞失效準則和性能退化規(guī)律 12
1.5.1 疲勞載荷作用下的強度失效準則 12
1.5.2 疲勞載荷作用下的材料性能退化規(guī)律 14
1.6 本章小結 16
參考文獻 17
第2章 復合材料結構不確定性參數(shù)非概率定量化與可靠性分析 18
2.1 引言 18
2.2 復合材料非概率可信集合定量化方法 19
2.2.1 獨立參數(shù)可信區(qū)間量化 19
2.2.2 相關參數(shù)可信區(qū)間量化 22
2.2.3 非概率貝葉斯量化更新方法 26
2.3 結構可信可靠性的非概率集合理論 28
2.3.1 不確定性傳播分析 28
2.3.2 非概率可信可靠性分析 33
2.4 結構不確定性參數(shù)的重要性測度 37
2.4.1 多學科體系的可靠性重要性測度問題描述 37
2.4.2 基于貝葉斯定理的非概率重要性測度分析方法 39
2.5 數(shù)值算例 39
2.6 本章小結 46
參考文獻 46
第3章 力熱耦合環(huán)境下復合材料層合結構靜強度可靠性優(yōu)化設計 49
3.1 引言 49
3.2 問題描述 51
3.3 復合材料層合結構系統(tǒng)級可靠性分析 52
3.3.1 元件級可靠性分析 52
3.3.2 主要失效路徑搜索 54
3.3.3 主要失效路徑失效可能性指標 56
3.3.4 系統(tǒng)失效可能度求解 59
3.4 結構系統(tǒng)可靠性優(yōu)化設計方法 59
3.4.1 傳統(tǒng)安全系數(shù)設計方法 59
3.4.2 基于可靠性的優(yōu)化設計方法 60
3.5 兩種優(yōu)化設計方法的比較 61
3.5.1 優(yōu)化過程對比 61
3.5.2 優(yōu)化原理對比 63
3.6 數(shù)值算例 64
3.6.1 復合材料層合板結構 64
3.6.2 復合材料加筋板結構 66
3.7 本章小結 76
參考文獻 76
第4章 力熱耦合環(huán)境下復合材料層合結構靜強度/疲勞/損傷容限可靠性綜合優(yōu)化設計 78
4.1 引言 78
4.2 問題描述 79
4.3 現(xiàn)有的結構綜合設計思想 80
4.3.1 力-熱綜合設計的濕熱放大系數(shù)法 80
4.3.2 靜力-疲勞綜合設計的靜強度覆蓋疲勞方法 81
4.4 靜力/疲勞/損傷容限強度綜合設計思想 85
4.4.1 結構設計的損傷容限要求 85
4.4.2 結構疲勞可靠性分析方法 87
4.4.3 強度綜合設計 87
4.5 算例驗證 91
4.5.1 復合材料帶孔板結構 91
4.5.2 復合材料機翼結構 93
4.6 本章小結 97
參考文獻 98
第二篇 飛行器復合材料層合結構多學科耦合可靠性優(yōu)化設計
第5章 復合材料結構靜強度與氣動彈性可靠性綜合優(yōu)化設計的雙序貫方法 101
5.1 引言 101
5.2 復合材料結構氣動彈性分析方法 103
5.2.1 氣動彈性理論 104
5.2.2 NASTRAN顫振計算 105
5.3 復合材料機翼結構氣動彈性與靜強度綜合優(yōu)化 105
5.3.1 基于序貫優(yōu)化思想的氣動彈性與靜強度綜合優(yōu)化的一般策略 105
5.3.2 基于序貫優(yōu)化思想的復合材料結構氣動彈性與靜強度確定性綜合優(yōu)化設計 108
5.3.3 考慮不確定性因素影響的復合材料結構氣動彈性與靜強度綜合優(yōu)化策略 110
5.4 數(shù)值算例 112
5.4.1 基于序貫優(yōu)化思想的復合材料機翼氣動彈性與靜強度綜合優(yōu)化 112
5.4.2 基于序貫優(yōu)化思想的復合材料機翼氣動彈性與靜強度可靠性綜合優(yōu)化設計 116
5.5 本章小結 118
參考文獻 118
第6章 力熱耦合環(huán)境下復合材料層合結構系統(tǒng)多學科可靠性優(yōu)化設計 120
6.1 引言 120
6.2 力熱耦合環(huán)境下多學科耦合分析 121
6.2.1 多物理場耦合關系描述 121
6.2.2 復合材料結構力熱耦合分析流程 124
6.2.3 熱環(huán)境下機翼結構顫振分析 125
6.3 力熱耦合下多學科約束序貫優(yōu)化方法 126
6.3.1 力熱耦合下機翼多學科約束優(yōu)化問題描述 126
6.3.2 序貫優(yōu)化策略 127
6.3.3 復合材料力熱耦合下多學科多約束序貫優(yōu)化策略 128
6.4 算例驗證 132
6.5 本章小結 136
參考文獻 136
第7章 復合材料機翼氣動外形與結構鋪層綜合可靠性優(yōu)化設計 138
7.1 引言 138
7.2 理想巡航外形優(yōu)化 140
7.2.1 氣動外形參數(shù)化方法 140
7.2.2 理想巡航外形優(yōu)化模型 146
7.3 型架外形優(yōu)化 147
7.3.1 基于徑向基函數(shù)的耦合界面數(shù)據(jù)傳遞方法 147
7.3.2 靜氣動彈性計算 150
7.3.3 型架外形優(yōu)化模型 153
7.4 復合材料機翼結構可靠性優(yōu)化 154
7.4.1 復合材料機翼結構優(yōu)化模型 155
7.4.2 結構優(yōu)化算法 155
7.4.3 復合材料機翼結構可靠性優(yōu)化模型 156
7.5 氣動/結構綜合可靠性優(yōu)化設計 156
7.6 算例驗證 157
7.7 本章小結 162
參考文獻 162
第三篇 新型智能復合材料結構可靠性優(yōu)化設計
第8章 多材料結構可靠性拓撲優(yōu)化設計 167
8.1 引言 167
8.2 區(qū)間/凸集不確定性量化模型的數(shù)學描述 169
8.2.1 區(qū)間模型 169
8.2.2 凸模型 169
8.3 拓撲結構更新過程特征點位移邊界的響應預計 170
8.3.1 區(qū)間參數(shù)頂點法 171
8.3.2 凸集合規(guī)劃理論 171
8.3.3 有關區(qū)間模型和凸模型的幾點討論 172
8.4 多材料結構非概率可靠性拓撲優(yōu)化 173
8.4.1 優(yōu)化列式及建模邏輯 174
8.4.2 非概率可靠度指標的定義及求解 175
8.5 NRBTO設計模型求解的核心計算技術 176
8.5.1 可靠度設計敏度求解 177
8.5.2 靈敏度過濾技術 178
8.6 數(shù)值算例 180
8.6.1 雙材料航空枕梁結構優(yōu)化 180
8.6.2 三材料航空壁板結構優(yōu)化 183
8.7 本章小結 185
參考文獻 185
第9章 面向3D打印的材料/結構并發(fā)優(yōu)化方法 188
9.1 引言 188
9.2 跨尺度結構設計問題的基本描述 189
9.2.1 異構類桁架微單元結構的剛度性能等效 190
9.2.2 雙層級結構的非概率可靠性拓撲優(yōu)化架構 193
9.3 基于區(qū)間數(shù)學的跨尺度結構非概率可靠性評估 195
9.4 基于特征優(yōu)化距離的設計敏度計算 199
9.5 數(shù)值算例 203
9.5.1 懸臂板結構的跨尺度設計 203
9.5.2 航空艙門接頭結構的跨尺度設計 207
9.6 本章小結 209
參考文獻 210
第10章 考慮承載防熱多功能一體化的復合材料結構可靠性拓撲優(yōu)化設計 212
10.1 引言 212
10.2 碳纖維復合材料層合板熱導率計算模型 214
10.2.1 單向板熱導率計算 214
10.2.2 典型鋪層層合板熱導率計算 215
10.3 復合材料層合板力學性能等效 218
10.3.1 等效熱膨脹系數(shù)計算 218
10.3.2 熱應力計算 219
10.4 復合材料層合板拓撲優(yōu)化 221
10.4.1 不考慮溫度效應的復合材料層合板拓撲優(yōu)化 221
10.4.2 力熱耦合環(huán)境下復合材料層合板拓撲優(yōu)化 222
10.5 復合材料層合結構可靠性拓撲優(yōu)化 223
10.5.1 非概率可靠性拓撲優(yōu)化指標 223
10.5.2 非概率可靠性指標的靈敏度求解 224
10.6 數(shù)值算例 226
10.6.1 矩形板單材料力熱耦合拓撲優(yōu)化 226
10.6.2 復合材料翼肋結構力熱耦合拓撲優(yōu)化 228
10.7 本章小結 229
參考文獻 230
彩圖