[发明专利]一种C形截面复合材料薄壁可展开柱壳的优化设计方法

权利要求书

1.一种C形截面复合材料薄壁可展开柱壳的优化设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：选取对C形截面复合材料薄壁可展开柱壳的力学性能和稳态特性有影响的几何参数，采用优化的拉丁超立方试验设计方法对上述选用的几何参数进行随机采样且得到的样本点在样本二维空间中满足均匀分布，并形成样本数据集；

S2：以得到的样本数据集为基础，采用有限元分析软件对样本点进行分别建模，加载，动力学显式求解器计算需要的响应，建立响应数据集；

S3：获得的样本数据集以及响应数据集作为二阶响应面模型的输入与输出，通过求解二阶响应面模型的输入与输出之间的非线性关系建立近似模型；

S4：基于已建立的近似模型，运用优化算法进行寻优；

S5：寻优得到的pareto前沿即为符合要求的解集，选取解集中的若干样本进行数值模拟与实验试样制备；

S6：对比数值模拟解和实验测量的响应，以验证优化流程的准确性。

2.根据权利要求1所述的一种C形截面复合材料薄壁可展开柱壳的优化设计方法，其特征在于，所述步骤S1中，对C形截面复合材料薄壁可展开柱壳的力学性能和稳态构形有影响的几何参数，包括圆柱壳的长度L、圆柱壳的圆心角θ、复合材料的铺层厚度t及复合材料的铺层角度β。

3.根据权利要求1所述的一种C形截面复合材料薄壁可展开柱壳的优化设计方法，其特征在于，所述步骤S2中，采用Abaqus软件对样本点进行建模与有限元分析，后处理可输出需要的力学性能与稳态构形，包括结构刚度、突变力、驱动力及卷曲半径。

4.根据权利要求1所述的一种C形截面复合材料薄壁可展开柱壳的优化设计方法，其特征在于，所述步骤S3具体步骤如下：

S3.1：将对C形截面复合材料薄壁可展开圆柱壳的力学性能和稳态特性有影响的几何参数组合作为近似模型的输入，有限元模型得到的响应数据作为输出，建立数据样本；

S3.2：采用二阶响应面模型建立输入值与输出值之间的近似模型，利用公式(1)求解所建立近似模型中的系数；

求解近似模型系数的公式为：

其中，m、j、k表示自然数，w₀、w_j、w'_j、w_jk为二次函数系数，x_j、x_k表示x的分量。

5.根据权利要求1所述的一种C形截面复合材料薄壁可展开柱壳的优化设计方法，其特征在于，所述步骤S4中的运用的算法为非支配排序遗传算法。

6.根据权利要求1所述的一种C形截面复合材料薄壁可展开柱壳的优化设计方法，其特征在于，所述步骤S6中采用实验测试的方案与优化的有限元结果进行对比，来验证准确性。