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Optimisation of composite structures - Enforcing the feasibility of lamination parameter constraints with computationally-efficient maps

机译：复合结构的优化-利用计算效率高的贴图增强层压参数约束的可行性

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摘要

Composite materials are increasingly used in high performance structural applications because of their high strength and stiffness to weight ratios together with their significant tailoring capabilities. The stiffness of a monolithic laminate can be expressed as a linear combination of material invariants, one thickness variable, and twelve lamination parameters, which is an efficient alternative to using fibre angles as design variables. However, feasibility constraints originating from the interdependency between lamination parameters must be satisfied to obtain laminates with realistic stiffness properties. Currently, enforcing these feasibility constraints is a computationally intensive task. In this paper we propose to use normalised design variables that inherently map (i.e. correspond) to feasible lamination parameters, effectively removing the need to evaluate feasibility constraints altogether. To this end, linear and B-spline maps of the feasible lamination parameter subspace are proposed and evaluated. Results of 2D and 4D benchmark analyses and optimisation studies suggest that the proposed methodology does successfully provide an efficient means of achieving feasible results at lower computational costs.
机译：复合材料由于其高强度，刚度与重量之比以及其强大的剪裁能力而越来越多地用于高性能结构应用中。整体式层压板的刚度可以表示为材料不变性，一个厚度变量和十二个层压参数的线性组合，这是使用纤维角作为设计变量的有效替代方案。然而，必须满足源自层压参数之间的相互依赖性的可行性约束，以获得具有实际刚度性质的层压板。当前，实施这些可行性约束是一项计算量大的任务。在本文中，我们建议使用归一化的设计变量，这些变量固有地映射（即对应于）可行的叠层参数，从而有效地消除了完全评估可行性约束的需要。为此，提出并评估了可行的分层参数子空间的线性和B样条图。 2D和4D基准分析和优化研究的结果表明，所提出的方法确实以较低的计算成本成功地提供了获得可行结果的有效手段。

著录项

  • 来源
    《Composite Structures》 |2018年第5期|605-615|共11页
  • 作者

    Macquart T.; Maes V.; Bordogna Marco T.; Pirrera A.; Weaver P. M.;

  • 作者单位

    Univ Bristol, Bristol Composite Inst ACCIS, Bristol BS8 1TR, Avon, England;

    Univ Bristol, Bristol Composite Inst ACCIS, Bristol BS8 1TR, Avon, England;

    Off Natl Etud & Rech Aerosp, French Aerosp Lab, F-92322 Chatillon, France;

    Univ Bristol, Bristol Composite Inst ACCIS, Bristol BS8 1TR, Avon, England;

    Univ Bristol, Bristol Composite Inst ACCIS, Bristol BS8 1TR, Avon, England;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
  • 中图分类
  • 关键词

    Composite materials; Laminate; Structural optimisation; Lamination parameters; Maps;

    机译：复合材料;层压板;结构优化;层压参数;贴图;

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