[发明专利]一种变刚度复合材料的建模方法

权利要求书

1.一种变刚度复合材料的建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、先对常刚度复合材料的结构模型进行优化设计；

S2、对步骤S1中的模型进行截面简化；

S3、根据步骤S2中的简化模型进行蒙皮铺层建模；

S4、对变刚度复合材料结构模型建立整体有限元分析模型；

S5、对步骤S4中建立的整体有限元分析模型进行优化设计；

步骤S1中是通过求解数学模型的方式对所述的常刚度复合材料的结构模型进行优化设计，数学模型表达式如下：

min W(X)＝∑ρ_j*V_j(X)；

式中优化设计的目标是变刚度复合材料结构模型的质量W(X)最小；ρ_j为第j部分的材料密度；V_j(X)为第j部分的体积；

步骤S2中，还包括对简化模型与原模型的力学性能进行分析，验证简化模型的有效性；

步骤S3中进行蒙皮铺层建模的方法包括：通过每层蒙皮的单元网格的几何数据，进行对比计算，判断出这个网格在哪一层，再使用相应的纤维路径函数给该单元网格赋予纤维的方向信息；

步骤S5中，对步骤S4中建立的整体有限元分析建模进行优化设计，包括对变刚度复合材料模型的屈曲特性进行优化设计，并将纤维方向角函数的斜率与初始值作为设计变量。

2.根据权利要求1所述的一种变刚度复合材料的建模方法，其特征在于，步骤S3中，通过判断蒙皮内所有点与芯体表面的距离确定每个单元所在单层的位置。

3.根据权利要求1所述的一种变刚度复合材料的建模方法，其特征在于，步骤S4中，对变刚度复合材料结构模型建立整体有限元分析建模的方法，包括：蒙皮与芯体使用8节点六面体非协调单元，并在上蒙皮的截面相交区域进行了加密处理。

4.根据权利要求3所述的一种变刚度复合材料的建模方法，其特征在于，步骤S4中，还包括：对模型的根弦截面施加固定约束以及在上下蒙皮施加与最优点相同的气动载荷。

5.根据权利要求1所述的一种变刚度复合材料的建模方法，其特征在于，步骤S5中，用基于梯度的序列二次规划法，并选取多个初始点进行优化计算。