複合材料箱型薄壁樑最佳化設計

Abstract

本篇論文運用多層次最佳設計的方法來處理由纖維複合材料所組成的懸臂箱型薄壁樑 結構，同時利用多重目標函數來妥善連結系統相次系統兩個層次。由於薄壁樑係由數 個箱胞所組成，因此每一個箱胞被視為系統的次結構。在次結構的第一層次中，應變 能被設定為目標函數以求改變薄板每一疊層中的纖維角度以穫致最佳勁度。在次結構 第二層次中，應變能改變量相重量被合併為一目標函數，變數為每一疊層之厚度。減 少應變能改變量可促進內力分佈在系統和次結構二個層次迭代切換的連續性，同時也 連結了二個層次。在系統層次中的目標函數，亦同時包含了變數改變量相重量 函數 ，而變數則是各薄板之總厚度。減少變數變化量，目的在於增進收斂特性。在系統相 次結構層次中多重目標函數之權重係數則改用隨著每一系統一次系統迭代週期而增加 的方法，而不使用固定權重係數，以配合在不同迭代時期函數之間相對的重要性。包 括結構位移和自然頻率的系統拘束條件，以及應變量相挫屈的次結構拘束條件之例題 亦在文中討論相說明。數值結果也充分顯示此方法對於減輕結構重量相增進收斂速度 上有十分良好的效益。