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Design optimization of lay-up and composite material system to achieve minimum buoyancy factor for composite elliptical submersible pressure hull

机译：层合和复合材料系统的设计优化，以使复合椭圆潜油耐压船体的浮力最小

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摘要

The design of laminated composite structures is very susceptible to changes in angle of fiber orientation and ply thickness. In the present work, different lay-up sequences for laminates including, cross-ply [0(m)/90(n)](s), [90(m)/0(n)](s) and angle-ply [0(m)/+/-alpha(n)](s), [90(m)/+/-alpha(n)](s), [+/-alpha](ns), are analyzed. The lay-up sequence, orientation and ply number are optimized using three composite materials T700/epoxy composites, T300/Graphite/ Epoxy and B(4)/5505 Boron/Epoxy. Minimize the buoyancy factor of the submersible pressure hull is considered as the objective function. The constraints based on the failure strength and the buckling strength of the pressure hull, incorporating both the Tsai-Wu and the maximum stress failure criteria. The finite element analysis and the optimization process are performed using ANSYS. Additionally, a sensitivity analysis is performed to study the influence of the design variables on the optimal structural strength design. (C) 2014 Elsevier Ltd. All rights reserved.
机译：层压复合结构的设计非常容易受到纤维取向角和层厚度变化的影响。在本工作中，层压板的不同铺层顺序包括交叉铺层[0（m）/ 90（n）]（s），[90（m）/ 0（n）]（s）和斜铺层分析[0（m）/ + /-α（n）]（s），[90（m）/ + /-α（n）]（s），[+/-α（ns）]。使用三种复合材料T700 /环氧树脂复合材料，T300 /石墨/环氧树脂和B（4）/ 5505硼/环氧树脂对叠层顺序，取向和层数进行了优化。最小化潜水压力船的浮力系数被视为目标函数。基于压力壳的破坏强度和屈曲强度的约束，同时包含了Tsai-Wu和最大应力破坏准则。使用ANSYS进行有限元分析和优化过程。此外，进行了敏感性分析以研究设计变量对最佳结构强度设计的影响。 （C）2014 Elsevier Ltd.保留所有权利。

著录项

  • 来源
    《Composite Structures》 |2015年第3期|16-26|共11页
  • 作者

    Fathallah Elsayed; Qi Hui; Tong Lili; Helal Mahmoud;

  • 作者单位

    Harbin Engn Univ, Coll Aerosp & Civil Engn, Harbin 150001, Peoples R China|MTC Kobry Elkobba, Dept Civil Engn, Cairo 11787, Egypt;

    Harbin Engn Univ, Coll Aerosp & Civil Engn, Harbin 150001, Peoples R China;

    Harbin Engn Univ, Coll Aerosp & Civil Engn, Harbin 150001, Peoples R China;

    Mansoura Univ, Fac Engn, Prod & Mech Design Dept, Mansoura, Egypt;

  • 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

    Optimization; Angle-ply; Cross-ply; Pressure hull; Buoyancy factor; ANSYS;

    机译：优化;角度;交叉;压力船体;浮力系数;ANSYS;

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