基于遗传算法的复合材料细观结构拓扑优化设计

利用高精度通用单胞模型将复合材料的细观拓扑结构与宏观力学性能结合起来,采用遗传算法对复合材料的细观结构进行优化,发展了基于遗传算法的复合材料细观结构拓扑优化设计方法.以材料的宏观力学性能为优化目标,从随机的初始细观结构出发,对复合材料纤维体积百分比进行约束,经过迭代获得满足设计要求的代表性体积单元.在优化过程中,对遗传算法的交叉过程作了较大的改进,实现了复合材料细观拓扑结构的任意变化,提高了对可行域的搜索效率.分别以极限剪切模量和泊松比为优化目标,验证了所提出优化方法的正确性和有效性.     

细观结构对复合材料热膨胀系数的影响研究

基于应力为未知量的通用单胞模型改进算法在保证计算精度的前提下，可以提高计算效率，本文利用该方法计算了纤维细观结构对纤维增强复合材料热膨胀系数的影响。计算结果表明，热膨胀系数随体积比的增加而减小，纵向热膨胀系数受纤维的形状和排列方式的影响不大，而横向热膨胀系数受纤维形状以及排列方式的影响较为明显。复合材料的纵向热膨胀系数并不是随温度上升而上升的．它与各组分的弹性模量和热膨胀系数等有关．