复合材料网格结构的工程设计方法研究

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雅宝题库解析：
复合材料网格结构是一种具有网状纤维加筋的先进复合材料结构，单向纤维肋条是其主承力元素，因其具有极高的结构效率在航宇结构上有着广泛的应用前景。本文针对复合材料网格圆柱壳结构研究了其在最主要载荷条件即轴压作用下的设计方法。该方法以结构整体屈曲、斜向筋条局部屈曲和斜向筋条强度作为3条设计准则，寻找使结构质量最小的结构设计参数的求解方法。本文设计方法的提出主要分为两个步骤：首先通过结构参数化，建立结构设计题目的数学模型，对所得数学模型变换处理得到满足设计条件的设计参数求解方法；然后根据所得方法获得的设计参数建立精确的有限元分析模型对结构进行分析验证。本文采用等效平铺刚度法对网格结构的基本单元进行分析，在得到结构的近似刚度的基础上，建立了上述3条结构设计准则与设计目标的数学模型，从而将结构设计题目转化为在约束条件下寻找结构质量最小时的设计变量取值的优化设计题目。通过对数学模型一系列的变换，最终得到结构质量最小时设计变量取值的参数化结果。之后，采用PATRAN/NASTRAN有限元分析软件对上述设计方法获得的设计参数建立结构的有限元分析模型，计算其线性静力特性与屈曲特性，评估方法的设计效果。在通过算例的有限元分析验证了本文设计方法可靠、高效的基础上，对设计方法通过VB编程实现，并实现网格结构CATIA三维实体模型的自动化建立功能，最终得到一个具有图形用户界面及结构设计、自动化建模等功能模块的完整的复合材料网格结构设计系统，可供用户方便的根据设计要求得到设计参数取值从而进行结构初始设计，具有工程实用意义。