複合材料板受多重限制下的最佳化

Abstract

本論文主要目的是利用有限單元法結合最佳化的方法分析複合材料結構之變形、阻尼 容積比及自由振動頻率等限制條件下，力求結構重量最輕之設計。 設計複合材料厚板結構必須考慮平板剪力變形及旋轉慣量的效應以便真正模擬實際狀 況。而在最佳化方面，我們利用近似牛頓法尋求層板之纖維走向，以提高限制條件之 要求。再次，利用最佳準則法推導再設計公式，以修正各層厚度達到限制條件，由於 尺寸調整步驟及再設計步驟合而為一次完成，因此收歛效果極佳。 實例中以長方形簡支板及機翼形懸臂樑作為設計結構之平板。在各種限制條件下，由 結果得知重量逐步減輕，另外對於高阻尼材料設計方面予以特別處理，使以最少的阻 尼材料達到最佳的阻尼容積比。