複合材料厚板的結構最佳化設計

Abstract

本論文的主要目的是利用電腦程式去尋找在變形、應力、振動頻率三種限制下的複合 材料平板的最佳設計。所謂的最佳是指在滿足各項限制條件下的最輕重量設計。 設計變數有複合材料各層的厚度以及纖維的走向。各層厚度的再設計公式（redesign formula）是利用最佳準則法（Optimality Criterion Method） 推導出。由於纖維 的方向不影響重量，無法得到適當的歐勒方程式與以厚度為變數者不同，所以各層纖 維走向的再設計是利用近似牛頓法。本論文的有限單元法考慮了板子的剪變形和旋轉 慣量的效應可用來分析厚的複合材料板，另外尺寸調整步驟（Scaling Step）和再設 計步驟乃是合成一次完成。搜尋的效果極佳。 文末並以四方形簡支平板和接近實際的飛機翼作為範例，由結果可以看出最佳準則法 和近似牛頓法，可以很成功的應用在四方形平板以及飛機翼等複合材料構件的最佳化 設計。