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基于可靠性的夹层复合结构-功能一体化设计方法与性能研究

谢鹏程  尹芳放  党开放  丁玉梅  杨卫民  
【摘要】:针对基于可靠性、轻量化、力学性能和热性能的功能梯度材料结构-功能一体化设计,建立了RBTO-MMWDC-FGM (Reliability-based Topology Optimization of Modified Minimum Weight with a Displacement Constraint for Functionally Graded Materials,RBTO-MMWDC-FGM)连续体结构拓扑优化模型。分别针对多层变刚度和连续梯度刚度两类FGM结构的优化结果进行了分析讨论。揭示了FGM结构优化中考虑不确定性因素的必要性,并讨论了位移约束、材料梯度系数和可靠性指标对于优化结构的影响规律。此外,将本文设计方法应用于夹层结构设计。根据FEM (Finite Element Method,FEM)仿真结果,与均质夹层结构具有同等力学性能的FGM夹层结构轻量化、热应力缓和与隔热性能分别实现了41.7%、8.6%和36.3%提升。为工程应用中FGM结构特性一体化可靠性设计提供了理论参考。

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