增强复合材料抗分层性能的鲁棒设计优化
最优化与控制
2022-09-13 v1
摘要
断裂计算建模领域的最新进展为抗失效结构设计开辟了可能。一种特殊情况称为界面断裂或分层，可能发生在承载复合材料结构中，其中两种或多种材料在相对薄弱的界面处粘结在一起。由于沿这些界面潜在的裂纹扩展，该结构问题存在相对于模型参数的snap-back/snap-through失稳与分岔，导致响应含噪且不连续。对于此类情况，针对选定关注量的设计优化问题是病态的，因为设计参数的微小变化可能导致结构响应的巨大跳跃。为此，本文提出一种随机优化方法以最大化抗分层性能，该方法对设计的微小扰动较不敏感，从而得到鲁棒解。为克服蒙特卡洛方法在估计计算代价高昂的响应函数期望值时的难解性，基于最近邻插值构建了一个全局分段常数代理模型，并在优化过程中迭代细化。我们发现，在优化初期取较大的随机区域并逐步缩减至目标区域，有助于克服不良的局部最优。我们的结果通过一个嵌入双悬臂梁中的硬质夹杂形状优化算例证明了所提框架的有效性，其显著增强了抗分层性能。
引用
@article{arxiv.2209.05241,
title = {Robust design optimization for enhancing delamination resistance of composites},
author = {Sukhminder Singh and Lukas Pflug and Julia Mergheim and Michael Stingl},
journal= {arXiv preprint arXiv:2209.05241},
year = {2022}
}