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清华大学学报(自然科学版)  2015, Vol. 55 Issue (7): 782-789    
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基于代理模型的复合材料带加强筋板铺层优化
刘哲1, 金达锋1, 范志瑞2
1. 清华大学 汽车安全与节能国家重点实验室, 北京 100084;
2. 中北大学 机械与动力工程学院, 太原 030051
Laminate optimization of a composite stiffened panel based on surrogate model
LIU Zhe1, JIN Dafeng1, FAN Zhirui2
1. State Key Laboratory of Automotive Safety and Energy, Tsinghua University, Beijing 100084, China;
2. School of Mechanical and Power Engineering, North University of China, Taiyuan 030051, China
全文: PDF(1386 KB)  
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 该文基于遗传算法对复合材料带加强筋板中加强筋的铺层顺序进行了优化, 使结构在质量一定的情况下结构屈曲载荷最大。为了减少优化过程中有限元模型的调用次数, 引入径向基神经网络作为代理模型对结构屈曲载荷进行估计, 并且将铺层参数作为其输入以降低目标函数的非线性。由于设计空间形状不规则, 采用D-optimal实验设计方法确定训练径向基神经网络的采样点集。考虑到代理模型存在估计误差, 提出了加强代理模型在暂定最优区域估计精度的方法。算例表明: 以铺层参数为输入的径向基神经网络在建立代理模型方面具有较高的精度和效率; 代理模型的局部精度加强可进一步提高代理模型在暂定最优区域的精度。
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刘哲
金达锋
范志瑞
关键词 复合材料加强筋板优化遗传算法代理模型    
Abstract:This study optimized the stacking sequence of stiffeners in a composite stiffened panel to maximize the buckling load of the panel assuming a constant mass panel. The number of finite element models was reduced by using a radial basis function neural network (RBF) as the surragate model with the lamination parameters as inputs to estimate the buckling load. The lamination input parameters reduced the nonlinearities of the objective function. Due to the irregular shape of the design space, the D-optimal method was used to determine the sample points for training the RBF. The model errors were reduced by constructing a zoomed RBF to enhance the RBF accuracy near the provisional optimal laminate. A numerical example shows the accuracy and efficiency of the RBF with the lamination parameters as inputs and how the model accuracy is increased by the zoomed RBF near the optimal region.
Key wordscomposite    stiffened panel    optimization    genetic algorithm    surrogate model
收稿日期: 2014-08-07      出版日期: 2015-07-15
ZTFLH:  TB330.1  
通讯作者: 金达锋,副教授,E-mail:jindf@tsinghua.edu.cn     E-mail: jindf@tsinghua.edu.cn
引用本文:   
刘哲, 金达锋, 范志瑞. 基于代理模型的复合材料带加强筋板铺层优化[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2015, 55(7): 782-789.
LIU Zhe, JIN Dafeng, FAN Zhirui. Laminate optimization of a composite stiffened panel based on surrogate model. Journal of Tsinghua University(Science and Technology), 2015, 55(7): 782-789.
链接本文:  
http://jst.tsinghuajournals.com/CN/  或          http://jst.tsinghuajournals.com/CN/Y2015/V55/I7/782
  图1 加强筋铺层优化流程图
  图2 铺层参数在设计空间内的分布图
  图3 带加强筋平板几何尺寸
  表1 T800/924C碳纤维环氧材料性能[12]
  图4 实验测得与有限元法得到的屈曲载荷分布对比图
  图5 实验设计所得采样点分布图
  图6 初始径向基神经网络误差分析结果
  表2 由初始径向基神经网络确定的暂定最优铺层的临近铺层参数及误差
  表3 由局部加强径向基神经网络确定的暂定最优铺层的临近铺层参数及误差
[1] Irisarri F X, Laurin F, Leroy F H, et al. Computational strategy for multiobjective optimization of composite stiffened panels [J]. Composite Structures, 2011, 93(3): 1158-1167.
[2] Marín L, Trias D, Badalló P, et al. Optimization of composite stiffened panels under mechanical and hygrothermal loads using neural networks and genetic algorithms [J]. Composite Structures, 2012, 94(11): 3321-3326.
[3] Faggiani A, Falzon B G. Optimization strategy for minimizing damage in postbuckling stiffened panels [J]. AIAA Journal, 2007, 45(10): 2520-2528.
[4] Rikards R, Abramovich H, Kalnins K, et al. Surrogate modeling in design optimization of stiffened composite shells [J]. Composite Structures, 2006, 73(2): 244-251.
[5] Blom A W, Setoodeh S, Hol J M A M, et al. Design of variable-stiffness conical shells for maximum fundamental eigenfrequency [J]. Computers & Structures, 2008, 86(9): 870-878.
[6] Wang G G, Dong Zuoming, Aitchison P. Adaptive response surface method: A global optimization scheme for approximation-based design problems [J]. Engineering Optimization, 2001, 33(6): 707-734.
[7] Abouhamze M, Shakeri M. Multi-objective stacking sequence optimization of laminated cylindrical panels using a genetic algorithm and neural networks [J]. Composite Structures, 2007, 81(2): 253-263.
[8] Apalak M K, Yildirim M, Ekici R. Layer optimisation for maximum fundamental frequency of laminated composite plates for different edge conditions [J]. Composites Science and Technology, 2008, 68(2): 537-550.
[9] Todoroki A, Ishikawa T. Design of experiments for stacking sequence optimizations with genetic algorithm using response surface approximation [J]. Composite Structures, 2004, 64(3): 349-357.
[10] Todoroki A, Sasai M. Stacking sequence optimizations using GA with zoomed response surface on lamination parameters [J]. Advanced Composite Materials, 2002, 11(3): 299-318.
[11] De Aguiar P F, Bourguignon B, Khots M S, et al. D-optimal designs [J]. Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems, 1995, 30(2): 199-210.
[12] Falzon B G, Stevens K A, Davies G O. Postbuckling behaviour of a blade-stiffened composite panel loaded in uniaxial compression [J]. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 2000, 31(5): 459-468.
[1] 王振宇, 王磊. 多策略帝王蝶优化算法及其工程应用[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2024, 64(4): 668-678.
[2] 王斌, 张继文, 吴丹. 基于机器人建模的航空装配测控仿真分析方法[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2024, 64(4): 724-737.
[3] 刘安邦, 陈曦, 赵千川, 李博睿. 地铁线路储能装置与牵引装置联合优化配置方法[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2023, 63(9): 1408-1414.
[4] 张潇月, 李玥, 王晨杨, 陈正侠, 贾海峰. 面向不同需求的未来社区海绵源头设施布局方法[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2023, 63(9): 1483-1492.
[5] 张琳, 王金玉, 王鑫, 王伟, 曲立. 重大自然灾害下多灾害点应急物资智能调度优化[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2023, 63(5): 765-774.
[6] 余志健, 杨倩雯, 王译晨, 杨东, 朱民. 燃烧振荡声学抑制器的机理分析与设计优化[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2023, 63(4): 487-504.
[7] 耿俊杰, 王兴建, 李嘉璐, 费腾, 祁海鹰. 燃烧室流动混合过程的代理模型[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2023, 63(4): 633-641.
[8] 张青松, 贾山, 陈金宝, 徐颖珊, 佘智勇, 蔡成志, 潘一华. 组合体无人机单体机翼构型设计与拓扑优化[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2023, 63(3): 423-432.
[9] 黄爱玲, 王子吉安, 张哲, 李名杰, 宋悦. 考虑碳排放影响的大型机场陆侧多交通方式运力匹配模型[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2023, 63(11): 1729-1740.
[10] 臧金蕊, 焦朋朋, 宋国华, 王天实, 王健宇. 基于机动车比功率分布的生态驾驶评价与轨迹优化[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2023, 63(11): 1760-1769.
[11] 代鑫, 陈举师, 陈涛, 黄弘, 李志鹏, 余水平. 抽水蓄能电站应急排水多目标优化方法及算例分析[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2023, 63(10): 1558-1565.
[12] 杨智勇, 王子鸣, 叶珊珊, 李志强, 李卫京. 基于多尺度制动试验的制动噪声特性及仿真分析方法[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2023, 63(10): 1626-1639.
[13] 黄晓青, 王鹏飞, 张松, 张辉. 基于多通道流场与热场控制的C/C复合材料制备与工艺优化[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2023, 63(10): 1658-1671.
[14] 闫慧慧, 李昊昱, 周伯豪, 张煜洲, 兰旭东. 离心压气机性能影响机理研究及优化[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2023, 63(10): 1672-1685.
[15] 吴青建, 吴宏宇, 江智宏, 杨运强, 阎绍泽, 谭莉杰. 面向水下定点探测的水下滑翔机控制参数优化[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2023, 63(1): 62-70.
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