[發明專利]一種復合材料鋪層庫優化生成方法

在審

• 申請號: 201810700601.1
• 申請日: 2018-06-29
• 公開（公告）號: CN110728011A
• 公開（公告）日: 2020-01-24
• 發明（設計）人: 易俊杰;吳宏升
• 申請（專利權）人: 上海波客實業有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06N3/12
• 代理公司: 31328 上海助之鑫知識產權代理有限公司
• 代理人: 王麗影

本發明涉及計算機仿真技術領域，尤其涉及一種復合材料鋪層庫優化生成方法，包括鋪層順序優化，通過免疫遺傳算法優化最大鋪層數下的鋪層順序，并根據優化結果進行丟層得到其他鋪層數下的鋪層順序；丟層位置優化，通過動態規劃確定具體丟層位置，保證在該丟層位置下目標函數最優最大。本發明提供的復合材料鋪層庫的優化生成方法，包括鋪層順序的優化以及丟層補層生成滿足要求的鋪層庫，保證了設計達到目標最優。本發明將鋪層順序優化與鋪層庫結合到一起，避免了人工設計鋪層庫的繁瑣，達到了復合材料設計流程的一體化，快速便捷準確。

技術領域

本發明涉及計算機仿真技術領域，尤其涉及一種復合材料鋪層庫優化生成方法，適用于航空用復合材料鋪層庫的設計。

背景技術

高性能復合材料的使用促進了復合材料結構設計程序的發展。鋪層設計是復合材料結構設計區別于金屬材料結構設計特有的新的設計內容。通過鋪層設計來實現材料的可設計性，進行強度、剛度、穩定性、損傷阻抗、損傷容限等性能的設計，其內容主要包括層壓板中纖維取向設計(即角度設計)、鋪層順序設計以及鋪層厚度設計，且因不同參數對層合板性能有不同的影響，設計時應該兼顧各方面性能要求。

對于復合材料鋪層設計的研究，鋪設角常由標準角度組成，因此優化屬于離散變量的組合優化問題，針對此問題國內外學者對其進行了大量研究，如Haftka提出的整數規劃和分支界定法進行復合材料層合板優化設計；Soremekun利用遺傳算法對鋪層順序進行優化設計；Chang提出的改進粒子群算法對層合板鋪層順序的優化設計。但是這些均是在單一鋪層數下的研究，而對于一系列連續鋪層順序的鋪層庫的優化設計則鮮有研究。

發明內容

針對上述現有技術的缺點，本發明的目的是提供一種復合材料鋪層庫優化生成方法，包括鋪層順序的優化以及丟層補層生成滿足要求的鋪層庫，保證了設計達到目標最優。

本發明實施例提供的一種復合材料鋪層庫優化生成方法，該方法包括：

鋪層順序優化，通過免疫遺傳算法優化最大鋪層數下的鋪層順序，并根據優化結果進行丟層得到其他鋪層數下的鋪層順序；

丟層位置優化，通過動態規劃確定具體丟層位置，保證在該丟層位置下目標函數最優最大。

進一步地，上述方法中，所述鋪層順序優化流程如圖1所示；

通過免疫遺傳算法對每種鋪層角度配比方案進行優化；

比較優化結果，選取目標函數的各鋪層角度配比以及鋪層順序。

進一步地，上述方法中，所述免疫遺傳算法的優化流程如圖3所示：

通過基因編碼，完成迭代種群個體的生成并且保證個體滿足約束要求；

計算種群中個體的適應度；

根據適應度，通過遺傳操作對種群進行進化并作為下一代種群的初始種群，直至滿足終止條件。

進一步地，上述方法中，所述根據優化結果進行丟層得到其他鋪層數下的鋪層順序，是通過滿足丟層規則的丟層來實現的。

進一步地，上述方法中，所述丟層規則包括但不限于以下一種或多種：

同一位置丟層不超過兩層；

從最大鋪層逐步丟層到最小鋪層，后面的鋪層序列是在前一鋪層序列的基礎上再丟一層；

丟層后要滿足鋪層比；

丟層后要滿足設計約束；

45°成對丟層后，在最靠近中面的45°處進行補層。

進一步地，上述方法中，所述丟層采用動態規劃進行，進行逐層丟層，一旦丟到某一位置無法繼續丟時則回溯到上一層。