复合材料的一些突出优点,如比刚度、比强度高,自由设计性好,这种“轻而强、轻而坚”的材料在先进飞行器结构中应用广泛。复合材料结构在复杂的工作环境下会引发振动和噪声,其结构的一些力学性能会严重受到影响。然而,复合材料在航空航天中的使用已然不可阻挡。为了改善结构产生的振动、噪声,以阻尼耗能成为复合材料夹层结构减振降噪的有效措施。由于阻尼材料的加入,原有结构的强度、刚度会有所变化。充分利用复合材料性能的方向性、结构性能的自由设计性是复合材料结构设计的关键。论文对黏弹性复合材料结构进行优化设计,以权衡该结构在实际应用中的力学性能和阻尼特性。遗传算法,模仿生物遗传和进化开发出的一种计算机模拟的概率搜索算法。相比其他优化算法,有其独特的优势,能较好地应用于复合材料结构的优化设计。针对遗传算法早熟、局部搜索效率低和寻优时间较长等缺陷,论文第2章结合采样选择和保优策略,对基本遗传算法的适应度函数进行改进,提出了一种改进的乘幂适应度函数自适应遗传算法。性能测试表明,改进的自适应遗传算法在优化速度、优化稳定性和优化精度都有显著的提高。分别利用经典板壳理论、剪切变形理论,论文第3章对复合材料层合板做动态非线性分析及优化设计。基于虚位移原理及求变分推导出相应的振动控制方程,建立复合材料板的固有频率计算模型。讨论分析跨厚比、弹性模量比、纤维铺设角等因素的影响。以纤维铺设角为设计参数,基频最大为优化目标,以改进的自适应遗传算法对复合材料板进行优化设计。优化后,复合材料板的基频增大,可以有效地降低其共振的概率。基于黏弹性复合材料结构的层与层之间没有相互错动的假设,且是小挠度形变,可用复合材料层位移表示黏弹性阻尼层位移。论文第4章利用Hamilton原理及求变分推导出结构的振动控制方程,建立固有频率和结构损耗因子的计算模型。将结构损耗因子最大作为优化目标,以改进的自适应遗传算法进行优化设计。优化结果表明,通过对纤维铺设角、黏弹性阻尼材料与复合材料的剪切模量比以及黏弹性阻尼层与复合材料层的厚度比的设计,增大了黏弹性复合材料结构的损耗因子,从而提高了结构阻尼减振降噪的性能。论文第5章简要介绍了多目标优化问题,利用Tsai-Hill强度理论建立黏弹性复合材料结构的强度计算模型。显然,合理地权衡黏弹性复合材料结构的力学性能与阻尼特性才符合实际应用的需求。该章通过遗传算法中的权重系数变换法建立黏弹性复合材料结构的阻尼与强度双目标优化模型,以改进的自适应遗传算法对结构的阻尼-强度进行双目标优化设计,优化结果令人满意。