飛行器復(fù)合材料結(jié)構(gòu)非概率可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)

目錄
序
前言
第一篇 飛行器復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)強(qiáng)度綜合可靠性分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)
第1章 復(fù)合材料力學(xué)性能 3
1.1 引言 3
1.2 復(fù)合材料力學(xué)基本理論 5
1.2.1 單層板本構(gòu)關(guān)系 5
1.2.2 經(jīng)典層合板理論 6
1.2.3 單層板強(qiáng)度準(zhǔn)則 6
1.3 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)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(gòu)關(guān)系 9
1.4 熱環(huán)境下靜載失效準(zhǔn)則和性能退化規(guī)律 9
1.4.1 靜載作用下的強(qiáng)度失效準(zhǔn)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(zhǔn)則和性能退化規(guī)律 12
1.5.1 疲勞載荷作用下的強(qiáng)度失效準(zhǔn)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(jié) 16
參考文獻(xiàn) 17
第2章 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)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(fù)合材料非概率可信集合定量化方法 19
2.2.1 獨(dú)立參數(shù)可信區(qū)間量化 19
2.2.2 相關(guān)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)不確定性參數(shù)的重要性測(cè)度 37
2.4.1 多學(xué)科體系的可靠性重要性測(cè)度問(wèn)題描述 37
2.4.2 基于貝葉斯定理的非概率重要性測(cè)度分析方法 39
2.5 數(shù)值算例 39
2.6 本章小結(jié) 46
參考文獻(xiàn) 46
第3章 力熱耦合環(huán)境下復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì) 49
3.1 引言 49
3.2 問(wèn)題描述 51
3.3 復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)系統(tǒng)級(jí)可靠性分析 52
3.3.1 元件級(jí)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(biāo) 56
3.3.4 系統(tǒng)失效可能度求解 59
3.4 結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)方法 59
3.4.1 傳統(tǒng)安全系數(shù)設(shè)計(jì)方法 59
3.4.2 基于可靠性的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法 60
3.5 兩種優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的比較 61
3.5.1 優(yōu)化過(guò)程對(duì)比 61
3.5.2 優(yōu)化原理對(duì)比 63
3.6 數(shù)值算例 64
3.6.1 復(fù)合材料層合板結(jié)構(gòu) 64
3.6.2 復(fù)合材料加筋板結(jié)構(gòu) 66
3.7 本章小結(jié) 76
參考文獻(xiàn) 76
第4章 力熱耦合環(huán)境下復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度/疲勞/損傷容限可靠性綜合優(yōu)化設(shè)計(jì) 78
4.1 引言 78
4.2 問(wèn)題描述 79
4.3 現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)綜合設(shè)計(jì)思想 80
4.3.1 力-熱綜合設(shè)計(jì)的濕熱放大系數(shù)法 80
4.3.2 靜力-疲勞綜合設(shè)計(jì)的靜強(qiáng)度覆蓋疲勞方法 81
4.4 靜力/疲勞/損傷容限強(qiáng)度綜合設(shè)計(jì)思想 85
4.4.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的損傷容限要求 85
4.4.2 結(jié)構(gòu)疲勞可靠性分析方法 87
4.4.3 強(qiáng)度綜合設(shè)計(jì) 87
4.5 算例驗(yàn)證 91
4.5.1 復(fù)合材料帶孔板結(jié)構(gòu) 91
4.5.2 復(fù)合材料機(jī)翼結(jié)構(gòu) 93
4.6 本章小結(jié) 97
參考文獻(xiàn) 98
第二篇 飛行器復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)多學(xué)科耦合可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)
第5章 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度與氣動(dòng)彈性可靠性綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)的雙序貫方法 101
5.1 引言 101
5.2 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)氣動(dòng)彈性分析方法 103
5.2.1 氣動(dòng)彈性理論 104
5.2.2 NASTRAN顫振計(jì)算 105
5.3 復(fù)合材料機(jī)翼結(jié)構(gòu)氣動(dòng)彈性與靜強(qiáng)度綜合優(yōu)化 105
5.3.1 基于序貫優(yōu)化思想的氣動(dòng)彈性與靜強(qiáng)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(fù)合材料結(jié)構(gòu)氣動(dòng)彈性與靜強(qiáng)度確定性綜合優(yōu)化設(shè)計(jì) 108
5.3.3 考慮不確定性因素影響的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)氣動(dòng)彈性與靜強(qiáng)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(fù)合材料機(jī)翼氣動(dòng)彈性與靜強(qiáng)度綜合優(yōu)化 112
5.4.2 基于序貫優(yōu)化思想的復(fù)合材料機(jī)翼氣動(dòng)彈性與靜強(qiáng)度可靠性綜合優(yōu)化設(shè)計(jì) 116
5.5 本章小結(jié) 118
參考文獻(xiàn) 118
第6章 力熱耦合環(huán)境下復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)系統(tǒng)多學(xué)科可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì) 120
6.1 引言 120
6.2 力熱耦合環(huán)境下多學(xué)科耦合分析 121
6.2.1 多物理場(chǎng)耦合關(guān)系描述 121
6.2.2 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)力熱耦合分析流程 124
6.2.3 熱環(huán)境下機(jī)翼結(jié)構(gòu)顫振分析 125
6.3 力熱耦合下多學(xué)科約束序貫優(yōu)化方法 126
6.3.1 力熱耦合下機(jī)翼多學(xué)科約束優(yōu)化問(wèn)題描述 126
6.3.2 序貫優(yōu)化策略 127
6.3.3 復(fù)合材料力熱耦合下多學(xué)科多約束序貫優(yōu)化策略 128
6.4 算例驗(yàn)證 132
6.5 本章小結(jié) 136
參考文獻(xiàn) 136
第7章 復(fù)合材料機(jī)翼氣動(dòng)外形與結(jié)構(gòu)鋪層綜合可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì) 138
7.1 引言 138
7.2 理想巡航外形優(yōu)化 140
7.2.1 氣動(dòng)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(dòng)彈性計(jì)算 150
7.3.3 型架外形優(yōu)化模型 153
7.4 復(fù)合材料機(jī)翼結(jié)構(gòu)可靠性優(yōu)化 154
7.4.1 復(fù)合材料機(jī)翼結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型 155
7.4.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化算法 155
7.4.3 復(fù)合材料機(jī)翼結(jié)構(gòu)可靠性優(yōu)化模型 156
7.5 氣動(dòng)/結(jié)構(gòu)綜合可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì) 156
7.6 算例驗(yàn)證 157
7.7 本章小結(jié) 162
參考文獻(xiàn) 162
第三篇 新型智能復(fù)合材料結(jié)構(gòu)可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)
第8章 多材料結(jié)構(gòu)可靠性拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì) 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(xué)描述 169
8.2.1 區(qū)間模型 169
8.2.2 凸模型 169
8.3 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)更新過(guò)程特征點(diǎn)位移邊界的響應(yīng)預(yù)計(jì) 170
8.3.1 區(qū)間參數(shù)頂點(diǎn)法 171
8.3.2 凸集合規(guī)劃理論 171
8.3.3 有關(guān)區(qū)間模型和凸模型的幾點(diǎn)討論 172
8.4 多材料結(jié)構(gòu)非概率可靠性拓?fù)鋬?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(biāo)的定義及求解 175
8.5 NRBTO設(shè)計(jì)模型求解的核心計(jì)算技術(shù) 176
8.5.1 可靠度設(shè)計(jì)敏度求解 177
8.5.2 靈敏度過(guò)濾技術(shù) 178
8.6 數(shù)值算例 180
8.6.1 雙材料航空枕梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化 180
8.6.2 三材料航空壁板結(jié)構(gòu)優(yōu)化 183
8.7 本章小結(jié) 185
參考文獻(xiàn) 185
第9章 面向3D打印的材料/結(jié)構(gòu)并發(fā)優(yōu)化方法 188
9.1 引言 188
9.2 跨尺度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題的基本描述 189
9.2.1 異構(gòu)類桁架微單元結(jié)構(gòu)的剛度性能等效 190
9.2.2 雙層級(jí)結(jié)構(gòu)的非概率可靠性拓?fù)鋬?yōu)化架構(gòu) 193
9.3 基于區(qū)間數(shù)學(xué)的跨尺度結(jié)構(gòu)非概率可靠性評(píng)估 195
9.4 基于特征優(yōu)化距離的設(shè)計(jì)敏度計(jì)算 199
9.5 數(shù)值算例 203
9.5.1 懸臂板結(jié)構(gòu)的跨尺度設(shè)計(jì) 203
9.5.2 航空艙門接頭結(jié)構(gòu)的跨尺度設(shè)計(jì) 207
9.6 本章小結(jié) 209
參考文獻(xiàn) 210
第10章 考慮承載防熱多功能一體化的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)可靠性拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì) 212
10.1 引言 212
10.2 碳纖維復(fù)合材料層合板熱導(dǎo)率計(jì)算模型 214
10.2.1 單向板熱導(dǎo)率計(jì)算 214
10.2.2 典型鋪層層合板熱導(dǎo)率計(jì)算 215
10.3 復(fù)合材料層合板力學(xué)性能等效 218
10.3.1 等效熱膨脹系數(shù)計(jì)算 218
10.3.2 熱應(yīng)力計(jì)算 219
10.4 復(fù)合材料層合板拓?fù)鋬?yōu)化 221
10.4.1 不考慮溫度效應(yīng)的復(fù)合材料層合板拓?fù)鋬?yōu)化 221
10.4.2 力熱耦合環(huán)境下復(fù)合材料層合板拓?fù)鋬?yōu)化 222
10.5 復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)可靠性拓?fù)鋬?yōu)化 223
10.5.1 非概率可靠性拓?fù)鋬?yōu)化指標(biāo) 223
10.5.2 非概率可靠性指標(biāo)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?fù)鋬?yōu)化 226
10.6.2 復(fù)合材料翼肋結(jié)構(gòu)力熱耦合拓?fù)鋬?yōu)化 228
10.7 本章小結(jié) 229
參考文獻(xiàn) 230
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