复合材料结构的概率损伤容限设计方法研究

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1、毕业设计题目复合材料结构的概率损伤容限设计方法研究复合材料结构的概率损伤容限设计方法研究摘要随着先进复合材料在飞机上的广泛应用，由于变量的随机性和安全系数的保守性，确定性方法已经无法满足设计要求，从而我们采用概率设计的方法，将结构安全程度定量化。本文是建立在国内外的参考文献的数据基础之上，对四大概率设计方法之一的概率损伤容限设计方法（TsAGI方法）进行研究。使用MATLAB语言编程模拟概率损伤容限设计，通过蒙特卡罗方法计算复合材料飞机结构的失效概率。以Mig-29垂直尾翼为例进行详细的分析和编程计算。接着在通

2、过使用商业有限元软件ANSYS，对一个带孔的复合材料层合板，使用参数化设计语言（APDL）和概率设计模块（PDS），在随机输入变量的情况下，计算此板的失效概率。其目的是为了说明用ANSYS有限元软件分析结构的可靠性是可行的。最后还阐述了此方法的优缺点和以后的研究工作内容和方向。关键词：概率损伤容限设计，PDS，TsAGI方法，蒙特卡罗AbstractAsadvancedcompositematerialsarewidelyusedintheaerospacestructures,becauseoftherand

3、omofvariablesandtheconservativeofsafefactor,thedeterministicdesignanalysiscannotmeetthedesignrequirements.Weadoptthemethodofprobabilitydesign,whichquantifiesstructuralsafetydegree.Thisarticleisonthebaseofthedomesticandforeignrelateddata,oneoffourprobabilitym

4、ethodsisProbabilisticDesignofDamageTolerantmethod,thatisthemethodofTsAGI.Firstly,usingMATLABsimulatesprobabilisticdesignofdamagetolerant,andthefailureprobabilityofthecompositesofaircraftstructureiscalculatedwiththeMonteCarlomethod,forexampleMig-29fin.Secondl

5、y,throughtheuseofcommercialfiniteelementsoftwareANSYS,incompositeskinwithhole,theuseofparametricdesignlanguage(APDL)andprobabilisticdesignmodule(PDS)withrandominputvariables,thefailureprobabilityiscalculated.ItspurposeisthatitisfeasibleusingANSYSfiniteelemen

6、tanalysissoftwaretoanalyzereliabilityofstructure.Finally,theadvantagesanddisadvantagesofthemethodareexpoundedandthecontentandthedirectionofresearchinfuturearegiven.Keywords:ProbabilisticDesignofDamageTolerant,PDS,themethodofTsAGI,MENTECARLO目录摘要iAbstractii1.1

7、研究背景-1-1.2国内外研究现状-1-1.3本文的研究工作-2-第二章复合材料结构概率损伤容限设计方法（TsAGI方法）-3-2.1引言-3-2.2主要的变量-3-2.3计算方法-4-2.4模拟过程-5-第三章数据处理-7-3.1引言-7-3.2概率分布拟合-7-3.2.1载荷应力超越数以及分析拟合-7-3.2.2温度超越数以及分析拟合-9-3.2.3损伤超越数以及分析拟合-10-3.3样条曲线拟合-14-3.3.1损伤表面的强度退化函数-14-3.3.2损伤检测的概率-16-3.3.3修复-18-3.3.4

8、强度修正系数与温度-18-第四章用MATLAB编程实现计算失效概率-19-4.1引言-19-4.2模拟随时间变化的整个失效过程-20-4.2.1随机数的产生-20-4.2.2编程求解-20-第五章简单介绍用ANSYS有限元软件实现计算失效概率-23-5.1引言-23-5.2概率设计分析模块PDS简介-23-5.3计算失效概率的整个过程和结果分析（可靠性分析）-24-5.3.1问题提出和