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        風(fēng)機葉片復合材料優(yōu)化設計結果及價(jià)值
              隨著(zhù)風(fēng)機葉片尺寸向大型化發(fā)展,目前葉片通過(guò)采用輕質(zhì)高強性能的符合材料來(lái)達到其減重的目的,如碳纖維增加復合材料或碳納米管增強復合材料。由于碳纖維和碳納米管成本較高,風(fēng)機葉片成本相應提高。如何在保證其最佳力學(xué)性能的前提下同時(shí)實(shí)現大型化、輕量化和低成本是當前該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。拓撲優(yōu)化可以在給定材料組分及用量的情況下,通過(guò)改變其材料布局實(shí)現結構的最優(yōu)力學(xué)性能。所以通過(guò)對風(fēng)機葉片復合材料進(jìn)行拓撲優(yōu)化設計,能夠實(shí)現低成本、輕量化設計。同時(shí)工程實(shí)際中風(fēng)機葉片復合材料為三位結構,從而開(kāi)展三位復合材料結構拓撲優(yōu)化更符合工程實(shí)際和具有應用價(jià)值。
              以復合材料三維等效彈性矩陣主對角線(xiàn)分量的加權組合為優(yōu)化目標、總實(shí)體材料體積分數為約束條件,建立了三維拓撲優(yōu)化模型。采用優(yōu)化準則法結合靈敏度過(guò)濾技術(shù)對問(wèn)題進(jìn)行求解,得到了不同優(yōu)化目標下的最優(yōu)微結構。數值算例表明,微結構構型符合拓撲優(yōu)化材料分布規律,優(yōu)化過(guò)程平穩,迭代次數少并且收斂速度快,優(yōu)化目標不存在上下起伏的情況。優(yōu)化結果可為風(fēng)機葉片符合材料微機構設計提供一定的參考。
             



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