復合材料蜂窩夾層板結構的多工況優化設計研究

       以復合材料蜂窩夾層板結構作為研究對象，建立了多工況優化模型，對眾多的材料設計變量進行必要的取舍，通過優化分析確定復合材料蜂窩夾層板面板各分層的厚度以及蜂窩芯層的厚度等，使結構滿足相應的頻率約束、屈曲約束，以及強度約束、位移約束和尺寸限制等，同時達到結構的重量最輕。采用序列二次規劃法對某衛星的承力筒結構進行了優化設計，優化結果表明：在滿足其振動特性以及靜力學特性的條件下，復合材料蜂窩承力簡的各面板層厚度以及蜂窩芯層的厚度均有所減小，減重效果顯著，較好地實現了復合材料蜂窩夾層板結構的多工況優化設計。

       近來年，蜂窩夾層板殼在衛星結構中有相當廣泛的應用，甚至已經成為其主要的承力部件。蜂窩夾層板具有重量輕、強度高、剛度大的特點，其上下面板幾乎提供了夾層的全部彎曲剛度及平面內的拉伸度：夾芯則提供了夾層的橫向剪切剛度，同時還起到穩定面板，防止局部屈曲的作用。如何對蜂窩夾層板殼結構進行合理設計是本文希望解決的關鍵問題，既要滿足嚴格的振動和靜力學指標，同時又要盡可能地減輕結構重量。
 
       在衛星結構優化設計中，由于復合材料和蜂窩夾層板結構的存在，從而增加了許多可設計的變量，如纖維方向角、鋪層方式、鋪層厚度、表層和夾芯厚度等等。它們為結構優化提供了更大的潛力，同時也增加了分析的復雜性。復合材料多用于蜂窩夾層板的表板、殼體的壁及加強筋（如中心承力筒結構）等的設計。利用復合材料和蜂窩夾芯結構的可設計性進行衛星結構的優化設計，是目前衛星結構優化設計的主要特點之一。

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