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基于实例的树脂基复合材料构件设计与仿真分析

作　者: 官喆
导　师: 金天国
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 基于实例复合材料构件设计积木式方法预报仿真分析
分类号: TB332
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

以树脂基复合材料为代表的现代复合材料,已广泛应用于工业领域和人们的日常生活中。但是复合材料构件的设计过程与传统金属构件设计存在着很大区别,具有影响因素多,需要采取半经验设计方法,并通过积木式试验验证方法进行设计的特点。要充分利用复合材料构件的优异性能就必须对其设计方法进行深入的分析,进而给出一种合理的方法,使其设计工作更加智能化。为此,本文将基于实例推理技术应用到树脂基复合材料构件的设计上,在分析了国内外的基于实例推理系统以及复合材料构件设计软件的研究现状的基础上,给出了基于实例推理的树脂基复合材料构件的设计方法。本文主要研究工作如下:针对复合材料构件设计的积木式试验验证方法,结合其一般设计流程,提出了基于实例的复合材料构件设计方法,并且给出了基于实例的复合材料构件设计系统的总体框架。根据复合材料构件实例对象分类及内容的特点,建立了区别于传统对象模型的知识对象模型,并利用此模型对实例对象进行了表达,给出了复合材料构件实例的构建方法,从而使得实例库可以进行扩充。研究复合材料构件实例的索引结构,并且根据索引结构的层次和内容,提出了基于相似度的复合材料构件实例的检索算法。该算法根据实例索引结构对实例库进行初步筛选,然后在所选实例库中利用最邻近算法进一步比较设计条件属性的相似性,进而检索出为新设计提供参考的相似设计实例。针对复合材料构件仿真分析具有多层次分析验证的特点,研究了复合材料单层的力学性能预报方法,层合板的许用值预报方法以及元件有限元仿真分析的方法,并且给出了其计算模型与分析模型。确定了复合材料构件力学性能预报与仿真分析结果的评价指标,通过将预报或试验结果与其进行比较,可以对设计结果的可行性进行评价。基于以上研究的理论和方法,结合复合材料构件设计方法,以VC++为编程语言,SQL Server 2000为数据库支持系统,CATIA、ABAQUS和ANSYS为CAD技术平台,在Windows XP环境下进行了原型系统的开发,从而初步验证了上述技术的可行性。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
第1章绪论  9-14
  1.1 课题的背景与意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-12
    1.2.1 复合材料构件设计软件研究现状  10-11
    1.2.2 基于实例的推理研究现状  11-12
  1.3 本文研究的主要内容  12-14
第2章基于实例的复合材料构件设计技术研究  14-30
  2.1 引言  14
  2.2 复合材料构件设计的基本原理  14-23
    2.2.1 复合材料构件的积木式试验验证方法  14-15
    2.2.2 复合材料构件设计的一般流程  15-17
    2.2.3 复合材料构件力学性能预报与分析方法  17-23
  2.3 基于实例推理的复合材料构件设计方法  23-24
  2.4 基于实例推理的相关技术  24-27
    2.4.1 实例知识的表达  25-27
    2.4.2 实例检索  27
  2.5 系统方案设计  27-29
    2.5.1 系统总体框架  27-28
    2.5.2 系统工作流程  28-29
  2.6 本章小结  29-30
第3章复合材料构件实例知识表达方法  30-45
  3.1 引言  30
  3.2 复合材料构件实例对象分类  30-31
  3.3 知识对象模型的表达方法  31-32
    3.3.1 传统对象模型  31
    3.3.2 知识对象模型  31
    3.3.3 约束对象模型  31-32
  3.4 复合材料构件实例对象模型的表达  32-42
    3.4.1 索引对象表达  33-34
    3.4.2 答案对象表达  34-41
    3.4.3 力学性能预测评价对象表达  41-42
  3.5 复合材料构件实例的构建方法  42-43
  3.6 本章小结  43-45
第4章复合材料构件实例检索方法研究  45-54
  4.1 引言  45
  4.2 相似计算方法分析  45-46
  4.3 复合材料构件实例的索引结构  46-48
  4.4 复合材料构件实例检索的关键问题  48-49
    4.4.1 实例属性的相似度量方法  48-49
    4.4.2 实例属性权值的确定方法  49
  4.5 复合材料构件实例的检索算法及计算流程  49-51
  4.6 复合材料构件实例的相似计算实例验证  51-52
  4.7 本章小结  52-54
第5章复合材料构件力学性能预报与仿真分析  54-67
  5.1 引言  54
  5.2 构件力学性能预报与仿真分析总体过程  54
  5.3 单层力学性能预报  54-58
    5.3.1 单层工程弹性常数预报  55-56
    5.3.2 单层的基本强度预报  56-58
  5.4 层合板强度预报  58-63
    5.4.1 层合板强度预报流程算法  59
    5.4.2 层合板强度预报实例验证  59-63
  5.5 元件有限元仿真分析  63-66
    5.5.1 元件仿真分析流程  63-64
    5.5.2 仿真过程实例验证  64-66
  5.6 本章小结  66-67
第6章系统实现  67-77
  6.1 引言  67
  6.2 系统体系结构  67-68
  6.3 系统主要界面与设计实例  68-76
    6.3.1 系统运行主界面  68-69
    6.3.2 复合材料构件设计  69-71
    6.3.3 复合材料构件分析  71-75
    6.3.4 支撑库管理  75-76
  6.4 本章小结  76-77
结论  77-78
参考文献  78-82
致谢  82

基于实例的树脂基复合材料构件设计与仿真分析

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