基于模拟退火Memetic算法的复合材料层合板铺层顺序优化.pdf

第!"卷#第!"期#$%!"年&月科#学#技#术#与#工#程#:23;!"#<2;!"#=65$%!"
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基于模拟退火Z*)*+05算法的复合材料
层合板铺层顺序优化

王#军!#王共冬!!$#陈#浩!#赵#亮!#陈#勇"
"沈阳航空航天大学航空航天工程学部!$飞行器复合材料结构分析与仿真重点实验室$$沈阳!!%!"'%K&%'!部队"$老河口JJ!)%%#

摘#要#应用基于模拟退火局部寻优的=.T.I-,算法对复合材料层合板的铺层顺序进行优化设计!以层合板的面内几何因子
和弯曲因子为优化对象!建立=.T.I-,算法的优化模型%通过遗传操作!搜索问题的最优解!借助于模拟退火进行局部寻优!
扩大了算法的寻优范围!加速了算法的收敛速度%数值算例中给定了层合板的面内几何因子和弯曲因子!应用=.T.I-,算法
求解层合板的最佳铺层顺序%并应用标准遗传算法和基于模拟退火局部寻优=.T.I-,算法的结果进行比较!然后用有限元进
行模拟分析!证明了本文中优化模型的有效性和基于模拟退火=.T.I-,算法的优越性%
关键词#=.T.I-,算法##优化##层合板##铺层顺序##模拟退火
中图法分类号#0[""$%####文献标志码#A

##复合材料是一大类新型材料$其强度高+刚度型$增加了铺层启发式知识的约束%修英姝+崔德
大+质量轻$并具有抗疲劳+减振+耐高温+可设计性刚(!$)建立了满足铺层结构稳定的优化铺层体系$并
强等一系列优点$在航空航天+建筑+机械+信息+能用神经网络和遗传算法对其体系进行了优化$开发
源+交通+生物+医学和体育等工程和部门都有了广了层合板稳定性的优化软件'
泛的应用(!)'复合材料层合板铺层顺序决定了层目前的一些优化算法在实际的工程应用中大
合板的大部分的力学特性$是复合材料结构设计的都存在着不足$如容易出现,早熟-现象+搜索效率
基础和关键'国内外许多研究者做过这方面的研低+不能保持个体的多样性等'针对于这些不足$
究工作&a.1/7.9($)提出了在对层合板结构进行参数本文使用的是=.T.I-,算法$它是一种结合遗传机
化的基础上$采用遗传算法对复合材料结构全局优制和局部搜索的随机优化算法$充分吸收了全局优
化的方法%F-N(")+F-/(J)++29.T.VN/(&)+E-,1.(')分别化和局部搜索算法的优点$对复合材料层合板的铺
对遗传算法作了部分的改进$使铺层顺序的计算时层顺序问题进行优化$并用有限元进行分析验证$
间更短+效率更高%F-/(()+=N,())+O69V(K)采用有限这为复合材料结构的优化设计乃至离散变量的优
元和遗传算法相结合的方法进行复合材料层合板化问题引入了一种全新的思路和方法'
铺层优化'此外还有穆鹏刚+赵美英等人(!%)引入了
!"优化设计模型
蚁群算法$将层合板的优化转化为旅行商问题"I96L*
.3-/4H63.HT6/M92R3.T$0+O#$为解决离散优化问题根据经典层合板理论(!")$定义对称层合板的几
提供了新的方法和思路%王共冬+陈彦海等人(!!)考
何因子9'"'PO时为面内几何因子%'PL时为弯
虑到铺层知识对铺层的约束$建立了基于启发式知曲几何因子#为式"!#所示'
识和自适应遗传算法的复合材料层合板的优化模
9!O,2H$#Q
*6$
9$O$,2HJ#Q
$%!$年!$月$'日收到校博士启动基金"%!J!"!$#资助9O&&%%
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第一作者简介&王#军"!K)'!#男$沈阳航空航天大学硕士研究生'"OQ

8*T6-3&S6/4mN/HV5n!'";,2T'9JOH-/J#Q
J'科#学#技#术#与#工#程!"卷

9!L,2H$#Q
*6$
9$L)"",2HJ#Q
9L&P"%(Q,"Q,!#)"!#
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9JLH-/J#Q

式"!#中*为层合板铺层数$A为层合板厚度$A%为

单层板厚度$#Q"QP!$$$"$*$*#为层合板的铺
!0
层角度$定义#Q为铺层顺序'9;O+9;L";P!$$$"$

J#为某种铺层顺序的因子值$令#!+#$为&
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#!&$"!09$O#9"O,J9!O9"O9JO09JO,
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$$图!#=.T.I-,算法流程图
#$&$"!09$L#9"L,J9!L9"L9JL09JL,
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"9$L,$9!L0!#"!,9$L#""#将表现型转化为基因型的映射被称之为编码