多层粘弹性复合材料结构阻尼性能优化设计.pdf

第卷第期航空学报Vol.No.
年月ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICANov.

DOI:CNKI:11-1929/V.20101118.0908.001

多层粘弹性复合材料结构阻尼性能优化设计

杨加明，张义长，吴丽娟
(南昌航空大学飞行器工程学院，江西南昌330063)
摘要：既考虑复合结构的面内应变能，又考虑其横向剪切应变能，运用能量法建立夹杂多层粘弹性材料的
对称复合材料结构损耗因子的计算模型。用实验方法验证复合结构挠度函数的可行性。以复合结构的损耗因
子为优化目标，用改进遗传算法对多层粘弹性复合材料结构的阻尼性能进行单变量和多变量优化设计。数值
结果表明，应用遗传算法优化设计多层粘弹性复合材料结构阻尼性能，效果非常明显。多变量优化设计的结
果优于单变量优化设计，复合结构损耗因子由原始设计的0.184增大到优化设计后的0.287。
关键词：复合材料；粘弹性层；阻尼；优化设计；遗传算法
中图分类号：TB33；TB330.1；TP18；V214.8文献标识码：A
DampingOptimizationofCompositeStructureswithMulti-interleaved
ViscoelasticLayers
YangJiaming,ZhangYichang,WuLijuan
(CollegeofAircraftEngineering,NanchangHangongUniversity,Nanchang330063,China)

Abstract:Acomputationalmodelwasbulitforthelossfactorofsymmetriccompositestructureswithmulti-
interleavedviscoelasticlayersbytheenergymethod,inwhichthestrainenergystoredinthein-planeaswellas
intransverseshearwasconsidered.Thedeflectionfunctionofcompositestructureswasassuredtobeperfectby
meansofanexperimentalmethod.Theoptimizationgoalisthelossfactorofcompositestructures.Optimization
designsweremadeofasinglevariableandmulti-variablesforthelossfactorofcompositestructureswithmul-
ti-interleavedviscoelasticlayersbyimprovedgeneticalgorithms.Thenumericalresultsshowthattheimproved
geneticalgorithmsareavailablefortheoptimizationdampingdesignofcompositestructureswithmulti-interleaved
viscoelasticlayers,andthatthemulti-variableoptimizationdesignisbetterthansinglevariableoptimizationdesign.
Afterthedampingoptimizationdesign,thelossfactorofcompositestructuresimprovedfromtheoriginalresultof
0.184to0.287.
Keywords:compositematerial;viscoelasticlayer;damping;optimizationdesign;geneticalgorithm

目前，复合材料在飞机上的用量己越来越大性能。
[1]，先进复合材料不仅具有比强度高和比刚度高遗传算法具有强大的全局搜索能力，而且优
的特性，还应该具有良好的阻尼性能。粘弹性复化时不依赖于梯度信息，有很强的鲁棒性和通用
合材料结构是由复合材料层夹杂粘弹性材料层复性。随着计算机技术的发展遗传算法己广泛应用
合而成的一种结构形式。复合材料层的各向异性于复合材料结构的优化设计中[2,3]。
及其可设计性，有利于发挥粘弹性材料的阻尼潜结构的阻尼性能可以用应变能的损耗因子来
能，提高复合结构的阻尼性能。粘弹性复合材料表示。E.E.Ungar[4]等从应变能的概念计算了复
结构在飞机的机翼和直升机的旋翼中都有其应用杂结构的损耗因子。R.F.Kristensen[5]等通过
部位。这种结构的阻尼性能是由多个因素共