复合材料折线形加筋板屈曲分析与优化设计

1绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 研究现状 2

1.2.1 复合材料加筋结构屈曲理论研究进展 3

1.2.2 复合材料加筋结构稳定性试验研究进展 5

1.2.3 复合材料加筋板损伤模式及失效准则研究现状 7

1.2.4 复合材料加筋板设计方法研究现状 11

1.3 本书主要研究工作 12

2结构的屈曲和后屈曲基本理论 14

2.1 引言 14

2.1.1 屈曲和后屈曲基本概念 14

2.1.2 缺陷敏感型结构和缺陷非敏感型结构 16

2.2 屈曲和后屈曲的判别准则 16

2.3 屈曲、后屈曲的分析方法 17

2.3.1 伽辽金法 17

2.3.2 有限元法 18

2.3.3 摄动法 19

2.3.4 方法比较 20

2.4 几何非线性屈曲、后屈曲理论 20

2.4.1 全拉格朗日（Lagrange）格式 20

2.4.2 屈曲平衡方程 22

2.4.3 屈曲方程的解法 23

2.4.4 屈曲、后屈曲方程有限元解法讨论 24

2.5 本章小结 25

3复合材料加筋板屈曲和后屈曲有限元分析理论及验证 26

3.1 引言 26

3.2 复合材料加筋板屈曲、后屈曲有限元计算方法介绍 26

3.2.1 复合材料层合板非线性屈曲理论 27

3.2.2 Hashin失效准则及材料刚度退化方案 32

3.3 方法验证算例 34

3.3.1 弹塑性材料屈曲、后屈曲理论算例1 34

3.3.2 弹塑性材料屈曲、后屈曲理论算例2 39

3.3.3 复合材料非线性屈曲、后屈曲理论算例3和算例4 42

3.4 本章小结 52

4复合材料折线形加筋板屈曲和后屈曲有限元分析 54

4.1 引言 54

4.2 有限元软件ABAQUS的主要特点 57

4.3 几何模型 57

4.4 有限元建模及施加载荷和边界条件 59

4.5 分析方法与分析过程 60

4.6 结果与讨论 62

4.6.1 特征值屈曲分析 62

4.6.2 非线性屈曲分析 63

4.7 本章小结 65

5复合材料折线形加筋板屈曲和后屈曲试验分析 66

5.1 引言 66

5.2 复合材料折线形加筋板试验 66

5.2.1 试验件介绍 66

5.2.2 试验加载装置 67

5.2.3 试验加载设备 68

5.2.4 试验方案 70

5.2.5 试验过程 71

5.3 试验结果分析及与有限元结果的比较 72

5.3.1 试验结果分析 72

5.3.2 试验结果与有限元解的比较 75

5.4 本章小结 75

6复合材料折线形加筋板轴压承载力敏感性分析 76

6.1 引言 76

6.2 敏感性分析法概述 76

6.3 敏感性分析的基本理论及分析公式 77

6.4 初始几何缺陷的描述 79

6.4.1 初始几何缺陷的认知不确定性模型 79

6.4.2 初始几何缺陷的抽样方法 80

6.5 Python语言在ABAQUS中的应用 80

6.5.1 Python语言的特点 80

6.5.2 Python语言与ABAQUS软件 81

6.6 复合材料折线形加筋板的灵敏度分析 81

6.6.1 灵敏度分析流程介绍 81

6.6.2 灵敏度计算结果分析 81

6.6.3 敏感性分析结果与试验对比 84

6.7 本章小结 85

7复合材料折线形加筋板屈曲及后屈曲优化设计 86

7.1 引言 86

7.2 优化理论 86

7.2.1 优化设计方法发展历程及在飞机设计中的应用现状 86

7.2.2 试验设计（DOE）方法 87

7.2.3 遗传算法（GA） 89

7.2.4 响应面法（RSM） 93

7.2.5 序列二次规划法（SQP） 94

7.2.6 粒子群算法（PSO） 95

7.2.7 采用GA和SQP相结合的二阶段优化方案 97

7.2.8 复合材料折线形加筋板屈曲、后屈曲优化策略 98

7.2.9 采用iSIGHT的系统集成 100

7.3 复合材料折线形加筋板屈曲、后屈曲分析优化设计 100

7.3.1 加筋板铺层顺序和厚度优化 100

7.3.2 iSIGHT建模与求解 101

7.3.3 优化结果 106

7.3.4 筋条数目优化 108

7.3.5 复合材料折线形加筋板连接部位优化 109

7.4 本章小结 113

8总结和展望 115

8.1 全书总结 115

8.2 本书的创新点 116

8.3 工作展望 117

参考文献 118

后记 130