[发明专利]一种夹芯结构尺寸优化方法

说明书

本发明涉及复合材料制备技术领域，具体为一种夹芯结构尺寸优化方法，包括：定义设计变量，设计变量包括面板厚度设计变量和夹芯厚度设计变量；定义约束响应，响应约束包含强度约束、刚度约束和稳定性响应约束；提取优化结果，优化完成后，从优化结果输出文件中提取优化结果，包括设计变量优化结果的提取和响应约束结果的提取；输出夹芯结构响应约束结果。本发明提供的夹芯结构尺寸优化方法，提高夹芯结构尺寸优化效率，缩短研发周期。

技术领域

本发明涉及复合材料制备技术领域，具体为一种夹芯结构尺寸优化方法。

背景技术

复合材料夹芯(夹层)结构是先进复合材料的一种应用广泛的表现形式。它由不同材料相互粘接组合，并充分利用各个组分的性能特点，达到整个系统组成的结构性能最佳。与传统的金属结构和复合材料层压板相比，夹层结构的抗弯刚度大，可以在结构重量较小的情况下承受较大的弯曲载荷。目前夹层结构在工程实用中的一个核心问题是夹层结构的轻量化设计。而实现轻量化设计的一个重要途径就是结构优化设计。

本发明将夹心实际结构的尺寸优化问题转化为基于超级层的厚度尺寸优化问题，本发明的方法能够快速地对夹芯结构优化三要素设(定义设计变量、创建约束方程、优化目标)计进行设置，自动生成求解文件，提交OptiStruct或Nastran求解器进行优化计算，并对优化结果进行快速后处理。

当前夹芯结构优化设计方法中仍存在部分问题，优化对象适用于薄面板弱芯层的夹芯结构，同时可考虑的约束响应还不够多，一定程度上会影响优化方法的适用性。鉴于此，我们提出一种夹芯结构尺寸优化方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种夹芯结构尺寸优化方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种夹芯结构尺寸优化方法，包括以下步骤：

步骤1：定义设计变量

设计变量包括面板厚度设计变量和夹芯厚度设计变量；

对于夹芯结构的面板，用户可以选择两种类型的材料，一种是金属面板，一种是复合材料面板；

步骤2：定义约束响应

响应约束包含强度约束、刚度约束和稳定性响应约束；强度约束是对夹芯结构面板的应力约束和针对芯层横向剪切强度约束；刚度约束包含EI/GI设计响应、扭转角设计响应和位移设计响应；稳定性响应约束包含孔间屈曲响应约束、面板褶皱响应约束、面板剪切皱折响应约束和总体稳定性响应约束；

步骤3：提取优化结果

优化完成后，从优化结果输出文件中提取优化结果，包括设计变量优化结果的提取和响应约束结果的提取。

优选的，步骤1中，定义设计变量包括以下步骤：

步骤a1：选择夹芯结构面板类型，面板类型包括金属材料和复合材料；

步骤a2：定义夹芯结构面板和芯层的尺寸设计变量，若面板为复合材料，则定义每个角度铺层的尺寸；

步骤a3：定义夹芯结构整体厚度设计变量尺寸上下限；

步骤a4：通过视图选择当前变量定义施加的夹芯结构单元；

步骤a5：获取夹芯结构单元面板和芯层厚度，若面板为复合材料，则获取每个角度铺层的厚度；

步骤a6：通过内置方法在创建厚度设计变量，生成相应的关键字卡片，并按序列存储在内存中；

步骤a7：将涉及变量和结构单元的属性进行关联，生成相应的关键字开篇，并按序列存储在内存中；

步骤a8：输出内存中存储的设计变量相关关键字卡片为设计变量定义文件。

优选的，步骤2中，定义约束响应包括以下步骤：

步骤b1：选择夹芯结构约束类型，根据选择类型进入不同的用户交互界面；