铺层顺序的优化

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复合材料层合板是人造结构,在指定的载荷条件下,总有可能根据层数、每层材料、每层厚度和堆叠顺序来优化其设计。很多时候,层数、层材料和层厚度也受其他因素的控制,但是总有可能找到最佳的堆叠顺序,使得指定载荷条件下结构中的应力较小。

本例演示如何优化复合材料层合板的铺层顺序。用于分析的复合材料层合板包含 6 层(具有对称的角铺设层),其中使用具有正交各向异性材料属性的碳-环氧材料作为薄层材料。通过执行优化分析,来确定指定载荷条件下每一层的最佳纤维方向,目标是最小化层合板中的最大应力值。假设铺层是对称的,因此三个铺层角度是控制变量,并应用 BOBYQA 方法确定最佳的堆叠顺序。

案例中展示的此类问题通常可通过以下产品建模:


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