格栅结构有限元分析与载荷重构初探

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:haiwei2009
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复合材料具有高的比强度和比模量,同时又具有近于零的热膨胀系数和良好的尺寸稳定性等优良性能,已经广泛应用于航天航空事业和体育器材生产工业,与此同时,寻求一种高效的、低成本的、并将智能化和功能化集于一体的结构形式,一直是航空航天追求的目标,具有点阵结构的复合材料格栅结构正是这种高效的结构形式,表现出多项优良性能;国外对其进行了大规模的理论分析和一些数值模拟研究,已有的研究表明该结构具有良好的可设计与自动化生产性能而无材料之间匹配问题,开放式的结构形式为结构的健康检测提供了便利,具有广阔的应用前景。对格栅结构进行力学分析就显得至关重要,尽管利用通用有限元软件能够计算结构承受任意可以准确描述的载荷作用下的响应问题,但内部计算却是“黑箱”操作,利用FEPG可以得到计算源代码,能够为优化程序提供参考甚至可以嵌入其中,节省繁琐的有限元计算编程内容,结合遗传算法进行载荷重构,往往会收到很好的效果,这就解决了由于工作环境比较复杂,引起响应的载荷难以直接测量得到的难题,从而为结构优化设计和提高安全性能的提供了保障。基于上述要求,本文利用FEPG对格栅结构在冲击载荷作用下的响应进行了数值模拟,生成了计算源程序,并对源程序做了详细而细致的分析,对内部各程序中的变量含义、子程序功能和文件接口做了详细说明,并将模拟结果与实验结果作了比较,结果表明,FEPG在格栅结构的计算结果与实验结果相差较少,可以用来生成计算源程序,为下一步的格栅结构载荷重构研究提供参考。作为载荷重构的初步研究,本文采用遗传算法对一悬臂梁进行了载荷重构,重构效果较好,对遗传算法程序存在的不足之处做了分析,给出了下一步研究的目标。
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