利用總域性最佳化方法從事複合材料板之疊層設計

Abstract

本論文利用剪變形有限單元法來分析及設計稍厚的複合材料板。其中，有限單元之 描述是基於Reissner-Midlin 平板理論，而此理論的剪變形修正因子乃由正交性材 料所推導得之。在本文中，首先應用所建立之有限單元分析複合材料板之變形、應 力分佈、自然頻率、阻抗或挫屈等力學行為，所獲得之結果與文載所記載之結果相 比較，証明所建立之有限單元能產生相當準確的結果，然後結合本有限單元及多起 始點的總域性最佳化技巧來探討平板之最佳排列角度，以獲得最大之勁度、阻抗、 自然頻率或挫屈載重。同時亦探討不同材料、邊長厚度比、長寬比及不同層數等參 數對複合材料對稱和反對稱層板之最佳排列角度之影響。結果顯示此最佳化理論在 設計稍厚的複合材料板是非常有效的。 最後，為了驗証本有限單元法之準確性，應用實驗方法量取多層對稱板之橫向位移 變形及應變量並與有限單元法來比較，結果顯示理論值與實驗值非常接近。