[发明专利]一种复合材料受压蒙皮稳定性及承载能力的不确定性优化方法

说明书

技术领域

本发明主要是适用于复合材料蒙皮结构稳定性及承载能力的不确定性优化及方案的制定，具体的涉及一种适合复合材料受压蒙皮稳定性及承载能力的不确定性优化模型和不确定性传播分析方法。

背景技术

复合材料蒙皮由高强度、低密度的纤维材料与基体组成，与传统的金属蒙皮材料相比具有更高的比强度和比模量等优点，因此在现代航空航天、汽车等工业领域已得到广泛关注和应用。有资料显示，美国波音公司设计生产的B787全机结构复合材料覆盖率达到50％，其机翼部件复合材料覆盖率更是高达90％以上。

传统的复合材料蒙皮优化设计方法是通过选择确定性的材料参数及结构参数，建立优化模型，寻求满足约束条件的，并使性能指标最优的确定性优化方案。然而，复合材料蒙皮结构中存在着大量不确定的优化参数，如复合材料的几何特征、材料特征、外部属性等。传统的复合材料蒙皮优化设计方法往往没有考虑不确定因素的影响，其数学上的最优方案对未来的情况而言可能并非最优，甚至可能需要进行大量的补偿投入，造成损失和浪费。为此考虑了复合材料分散性的不确定性优化设计方法受到学术界和工程界的高度重视。

为充分利用不确定性参数的信息寻求性能指标最优的不确定性优化方案，国内外学者做了大量工作，主要集中在两个方面：一方面是将不确定性参数定量化；另一方面是改善不确定传播分析方法，主要是发展随机有限单元法、区间有限单元法，如Taylor展开随机有限单元法，Taylor展开区间有限单元法等。这些研究在一定程度上丰富了不确定性优化设计方法，但是仅仅利用了不确定性参数的均值、方差、中心值和区间半径等信息，采用Taylor展开法区间运算具有扩张性质，单纯基于区间自然扩张原理的区间运算求解含有区间数的不确定性问题，常会因得到过宽区间界限而失去实际应用意义。

由于以往的不确定性传播分析方法未能充分利用不确定性参数的更多信息（例如除不确定性参数的均值、方差、中心值和区间半径之外的信息），导致响应估计的区间界限过宽而过于保守，使得基于此类不确定性传播分析方法的不确定性优化设计不能获得很好的优化方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合材料受压蒙皮稳定性及承载能力的不确定性优化方法。为实现上述目的，本发明提供的复合材料受压蒙皮稳定性及承载能力的不确定性优化方法，其具体实现步骤是：

第一步：将复合材料受压蒙皮中的区间不确定性参数向量处理成为一元区间不确定性参数向量，区间不确定性参数向量表示为：

αI=[α‾,α‾]=[αc-Δα,αc+Δα]]]>

=αc+Δα[-1,1]]]>

=αc+Δα×e]]>