[发明专利]一种复合材料铺层库优化生成方法

说明书

本发明涉及计算机仿真技术领域，尤其涉及一种复合材料铺层库优化生成方法，包括铺层顺序优化，通过免疫遗传算法优化最大铺层数下的铺层顺序，并根据优化结果进行丢层得到其他铺层数下的铺层顺序；丢层位置优化，通过动态规划确定具体丢层位置，保证在该丢层位置下目标函数最优最大。本发明提供的复合材料铺层库的优化生成方法，包括铺层顺序的优化以及丢层补层生成满足要求的铺层库，保证了设计达到目标最优。本发明将铺层顺序优化与铺层库结合到一起，避免了人工设计铺层库的繁琐，达到了复合材料设计流程的一体化，快速便捷准确。

技术领域

本发明涉及计算机仿真技术领域，尤其涉及一种复合材料铺层库优化生成方法，适用于航空用复合材料铺层库的设计。

背景技术

高性能复合材料的使用促进了复合材料结构设计程序的发展。铺层设计是复合材料结构设计区别于金属材料结构设计特有的新的设计内容。通过铺层设计来实现材料的可设计性，进行强度、刚度、稳定性、损伤阻抗、损伤容限等性能的设计，其内容主要包括层压板中纤维取向设计(即角度设计)、铺层顺序设计以及铺层厚度设计，且因不同参数对层合板性能有不同的影响，设计时应该兼顾各方面性能要求。

对于复合材料铺层设计的研究，铺设角常由标准角度组成，因此优化属于离散变量的组合优化问题，针对此问题国内外学者对其进行了大量研究，如Haftka提出的整数规划和分支界定法进行复合材料层合板优化设计；Soremekun利用遗传算法对铺层顺序进行优化设计；Chang提出的改进粒子群算法对层合板铺层顺序的优化设计。但是这些均是在单一铺层数下的研究，而对于一系列连续铺层顺序的铺层库的优化设计则鲜有研究。

发明内容

针对上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种复合材料铺层库优化生成方法，包括铺层顺序的优化以及丢层补层生成满足要求的铺层库，保证了设计达到目标最优。

本发明实施例提供的一种复合材料铺层库优化生成方法，该方法包括：

铺层顺序优化，通过免疫遗传算法优化最大铺层数下的铺层顺序，并根据优化结果进行丢层得到其他铺层数下的铺层顺序；

丢层位置优化，通过动态规划确定具体丢层位置，保证在该丢层位置下目标函数最优最大。

进一步地，上述方法中，所述铺层顺序优化流程如图1所示；

通过免疫遗传算法对每种铺层角度配比方案进行优化；

比较优化结果，选取目标函数的各铺层角度配比以及铺层顺序。

进一步地，上述方法中，所述免疫遗传算法的优化流程如图3所示：

通过基因编码，完成迭代种群个体的生成并且保证个体满足约束要求；

计算种群中个体的适应度；

根据适应度，通过遗传操作对种群进行进化并作为下一代种群的初始种群，直至满足终止条件。

进一步地，上述方法中，所述根据优化结果进行丢层得到其他铺层数下的铺层顺序，是通过满足丢层规则的丢层来实现的。

进一步地，上述方法中，所述丢层规则包括但不限于以下一种或多种：

同一位置丢层不超过两层；

从最大铺层逐步丢层到最小铺层，后面的铺层序列是在前一铺层序列的基础上再丢一层；

丢层后要满足铺层比；

丢层后要满足设计约束；

45°成对丢层后，在最靠近中面的45°处进行补层。

进一步地，上述方法中，所述丢层采用动态规划进行，进行逐层丢层，一旦丢到某一位置无法继续丢时则回溯到上一层。