曲线纤维铺放复合材料层合板结构拓扑优化方法研究ＤＯＩ：１０.１９９３６／ｊ.ｃｎｋｉ.２０９６－８０００.２０２３０６２８.００８曲线纤维铺放复合材料层合板结构拓扑优化方法研究王天立１，闫超１，同新星２∗，樊家辉１，杨小康１，元振毅２（１.中航西安飞机工业集团有限公司复合材料厂，西安７１００８９；２.西安理工大学机械与精密仪器工程学院，西安７１００４８）摘要：本文以曲线纤维铺放复合材料层合板为对象，构建了层合板单层曲线纤维铺放路径模型；结合层合板离散和单元等效原则，建立了曲线纤维铺放层合板单元等效本构关系；基于材料惩罚模式，以最小化应变能为评价结构刚度的指标，提出了体积约束下曲线纤维铺放复合材料层合板结构拓扑优化模型；基于有限元和移动渐近线方法求解拓扑优化模型，以获取层合板结构最优拓扑构型，采用数值算例验证设计方法的准确性。结果表明：构建的曲线纤维铺放层合板结构拓扑优化方法能够获得有效的拓扑构型，改变曲线纤维铺放路径可使悬臂梁和简支梁结构刚度分别提高３６.９％和２２.６％，性能得到明显改善。关键词：复合材料层合板；曲线纤维铺放路径；拓扑优化；本构关系中图分类号：ＴＢ３３２文献标识码：Ａ文章编号：２０９６－８０００（２０２３）０６－００５２－０８ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｏｐｏｌｏｇｙｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｌａｍｉｎａｔｅｄｐｌａｔｅｓｗｉｔｈｃｕｒｖｉｌｉｎｅａｒｆｉｂｅｒｌａｙｉｎｇｐａｔｈｓＷＡＮＧＴｉａｎｌｉ１，ＹＡＮＣｈａｏ１，ＴＯＮＧＸｉｎｘｉｎｇ２∗，ＦＡＮＪｉａｈｕｉ１，ＹＡＮＧＸｉａｏｋａｎｇ１，ＹＵＡＮＺｈｅｎｙｉ２（１.ＡＶＩＣＡｉｒｃｒａｆｔＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎＬｔｄ．，ＣｏｍｐｏｓｉｔｅＭａｔｅｒｉａｌｓＦａｃｔｏｒｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００８９，Ｃｈｉｎａ；２.ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＰｒｅｃｉｓｉｏｎＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００４８，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｌａｍｉｎａｔｅｄｐｌａｔｅｓｗｉｔｈｃｕｒｖｉｌｉｎｅａｒｆｉｂｅｒｌａｙｉｎｇｐａｔｈｓａｒｅｔａｋｉｎｇａｓｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｂｊｅｃｔｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ａｍｏｄｅｌｏｆｃｕｒｖｉｌｉｎｅａｒｆｉｂｅｒｌａｙｉｎｇｐ...
