筒殼結(jié)構(gòu)由于具有較高的比剛度和比強度,被廣泛地應(yīng)用于運載火箭的燃料貯箱和級間段等主承力結(jié)構(gòu)中。相比于傳統(tǒng)的筒殼結(jié)構(gòu),基于生物學(xué)啟發(fā)建立的多層級筒殼結(jié)構(gòu)具有豐富的結(jié)構(gòu)或者材料層級,在高承載和低成本需求方面表現(xiàn)出巨大優(yōu)勢,但結(jié)構(gòu)或者材料層級的豐富也帶來了屈曲分析效率低及全局尋優(yōu)能力差的難題。為了解決這兩個難題,本文以混雜纖維筒殼和多級加筋殼兩類多層級筒殼結(jié)構(gòu)為研究對象,開展了多層級筒殼屈曲分析與優(yōu)化方法研究。首先,建立了基于本征正交分解(ProperOrthogonal Decomposition,POD)降階的混雜纖維筒殼結(jié)構(gòu)線性屈曲分析及優(yōu)化方法,提高了剛度突變的混雜纖維筒殼結(jié)構(gòu)的線性屈曲分析及優(yōu)化效率。然后,建立了基于漸近均勻化快速數(shù)值實現(xiàn)方法(Numerical Implementation of Asymptotic Homogenization,NIAH)的多級加筋殼結(jié)構(gòu)線性屈曲分析方法,提高了多級加筋殼結(jié)構(gòu)的線性屈曲分析效率。進(jìn)而,提出了基于自適應(yīng)等效策略的多級加筋殼后屈曲優(yōu)化方法,提高了多級加筋殼的后屈曲優(yōu)化效率。其后,針對加筋筒殼的等效模型建立了屈曲模態(tài)預(yù)測精度評估方法和模...

【文章頁數(shù)】：157 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
主要符號表
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 筒殼結(jié)構(gòu)屈曲分析方法研究進(jìn)展
    1.3 筒殼結(jié)構(gòu)折減因子預(yù)測方法研究進(jìn)展
    1.4 筒殼結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法研究進(jìn)展
    1.5 本文主要研究工作
2 基于POD降階的混雜纖維筒殼線性屈曲分析及優(yōu)化方法
    2.1 引言
    2.2 筒殼結(jié)構(gòu)屈曲分析方法
        2.2.1 瑞利-里茲法
        2.2.2 特征值屈曲分析方法
        2.2.3 顯式動力學(xué)方法
    2.3 基于POD降階的線性屈曲分析方法
    2.4 基于POD屈曲分析方法的混雜纖維筒殼低成本優(yōu)化方法
        2.4.1 混雜纖維復(fù)合材料等效模量計算方法
        2.4.2 混雜纖維筒殼低成本優(yōu)化框架
        2.4.3 混雜纖維筒殼低成本優(yōu)化算例
    2.5 基于POD屈曲分析方法的混雜纖維筒殼鋪層角優(yōu)化方法
        2.5.1 混雜纖維筒殼鋪層角優(yōu)化框架
        2.5.2 含開孔混雜纖維筒殼鋪層角優(yōu)化算例
    2.6 小結(jié)
3 基于NIAH等效的多級加筋殼線性屈曲分析方法
    3.1 引言
    3.2 加筋筒殼結(jié)構(gòu)等效方法
        3.2.1 等效剛度法
        3.2.2 NIAH方法
    3.3 基于NIAH等效的加筋筒殼NSSM方法
        3.3.1 NSSM方法
        3.3.2 NSSM方法的預(yù)測精度驗證
        3.3.3 NSSM方法的預(yù)測效率驗證
        3.3.4 NSSM方法對不同加筋構(gòu)型適用性驗證
        3.3.5 NSSM方法對不同載荷工況適用性驗證
    3.4 小結(jié)
4 基于NSSM自適應(yīng)等效的多級加筋殼后屈曲優(yōu)化方法
    4.1 引言
    4.2 基于代理模型技術(shù)的優(yōu)化方法
        4.2.1 拉丁超立方法抽樣方法
        4.2.2 徑向基函數(shù)代理模型技術(shù)
        4.2.3 多島遺傳優(yōu)化算法
    4.3 基于NSSM自適應(yīng)等效的多級加筋殼后屈曲優(yōu)化方法
        4.3.1 基于NSSM自適應(yīng)等效的多級加筋殼后屈曲分析方法
        4.3.2 基于定點法的多級加筋殼后屈曲優(yōu)化框架
        4.3.3 多級加筋殼后屈曲優(yōu)化算例
    4.4 小結(jié)
5 基于模型修正的加筋筒殼折減因子快速預(yù)測優(yōu)化方法
    5.1 引言
    5.2 多點最不利擾動載荷方法
    5.3 面向屈曲載荷和屈曲模態(tài)精確預(yù)測的加筋筒殼模型修正方法
        5.3.1 基于NIAH的加筋筒殼后屈曲分析方法
        5.3.2 屈曲模態(tài)預(yù)測精度評估方法
        5.3.3 加筋筒殼等效模型的模型修正方法
    5.4 加筋筒殼折減因子快速預(yù)測優(yōu)化方法
    5.5 小結(jié)
6 基于多保真度競爭性抽樣的多層級筒殼代理模型后屈曲優(yōu)化方法
    6.1 引言
    6.2 多保真度競爭性抽樣方法
    6.3 基于多保真度競爭性抽樣的混雜纖維筒殼低成本優(yōu)化方法
        6.3.1 混雜纖維筒殼低成本優(yōu)化框架
        6.3.2 含開孔混雜纖維筒殼低成本優(yōu)化算例
    6.4 基于多保真度競爭性抽樣的多級加筋殼后屈曲優(yōu)化方法
        6.4.1 多級加筋殼后屈曲優(yōu)化框架
        6.4.2 多級加筋殼后屈曲優(yōu)化算例
    6.5 基于多保真度競爭性抽樣的加筋筒殼折減因子預(yù)測優(yōu)化方法
        6.5.1 加筋筒殼折減因子預(yù)測優(yōu)化框架
        6.5.2 加筋筒殼折減因子預(yù)測優(yōu)化算例
    6.6 小結(jié)
7 結(jié)論與展望
    7.1 結(jié)論
    7.2 創(chuàng)新點
    7.3 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間科研項目及科研成果
致謝
作者簡介



本文編號：4043221