复合材料范围广,品种多,性能优异,有很大的发展前途。复合材料的可设计性使其将成为工程上最有前途、最容易达到最佳设计的理想材料。 复合材料结构设计方法是基于有限的材料实验基础上的经验设计,在具体结构的限制下,按照此类经验做法,不能够充分体现复合材料的优异性能,往往难以得到很好的设计方案。纵观现今复合材料结构设计的现状可以发现:借助有限元分析技术,结合各种系统优化理论和现代优化算法对复合材料结构进行数值优化设计已成为一种趋势。本文根据复合材料结构优化设计的特点,选择遗传算法作为相应的优化搜索算法,得到一种无需依赖梯度信息和初始条件的复合材料结构优化设计方法。 本文在研究遗传算法机理的基础上,引入模糊控制的概念,应用模糊逻辑控制器,将人们已获得的关于遗传算法的知识和经验以规则的形式简洁、清晰的语言描述出来,对交叉概率和变异概率进行控制调节,优化染色体的进化过程,改善解的质量,减少了遗传算法在数值优化中常常出现的不成熟收敛现象。其次,针对复合材料层合壳遗传算法优化设计中,层合壳结构参数具有离散型的特点,提出适合复合材料层合壳遗传算法优化设计的整数编码策略,以整数来表征层合壳结构参数。这种编码方式简单直观,使用方便,易于进行遗传算法的交叉、变异操作。在分析层合壳结构强度的基础上,针对结构强度优化的目标构造了可用于模糊遗传算法的适应度函数。 开展了ANSYS有限元分析与模糊遗传优化算法的耦合研究。构造了ANSYS有限元分析软件的与模糊遗传算法优化融为一体的计算方法,提高了遗传优化算法在复合材料结构强度优化设计中的应用能力。它不仅可以完成复合材料层合壳结构强度的优化设计,也能够独立实现对层合壳的参数化有限元分析。 通过对简单的结构强度优化设计实例表明,本文所取得的结论是正确的。它对复合材料结构设计的相应研究和工程应用具有一定的意义。