复合材料层合板力学性质分析及角铺设层优化设计

摘要

工程结构中的复合材料层合板的几何参数往往具有随机性质.如何研究随机参数层合板的力学性质,并对参数进行优化分析,这对正确估计结构设计的可靠性有着非常重要的意义.本文基于Kirchhoff经典理论,用样条有限元法以三次B 样条函数构成的样条基对反对称多层角铺设层合板的三个独立位移进行插值,推导了复合材料层合板刚度阵,质量阵列式,阻尼阵列式,并由Lagrange 方程导出了层合板的动力学方程,通过瑞利-李兹法建立了特征方程.分析了层合板的固有频率及不同层数和不同约束条件下的基频变化等力学特性,在Kirchhoff 假设的基础上,对层合板的非线性弯曲的力学特性进行了探讨.基于样条有限元法和遗传算法进行了复合材料层合板的角铺设层的优化设计,数值算列验证了算法的有效性.