The thermal-mechanical buckling and postbuckling design of composite laminated plate using a ROM-driven optimization method

屈曲 结构工程 材料科学 非线性系统 刚度 偏转(物理) 热弹性阻尼 热的 有限元法 复合材料 工程类 量子力学 光学 物理 气象学
作者
Ke Liang,Zheng Li,Wang Zheng-hu,Yongjie Zhang
出处
期刊:Mechanics of Advanced Materials and Structures [Informa]
卷期号:30 (19): 3847-3861 被引量:4
标识
DOI:10.1080/15376494.2022.2084578
摘要

The high temperature environment makes the buckling of composite laminated plate happen earlier. Further weight savings can be achieved once the plate has a favorable postbuckling stiffness. This study aims to address this issue by developing a ROM-driven lamination optimization to maximize the buckling and postbuckling performance of compressed plates under initial temperature field. The reduced-order model(ROM) constructed using the improved Koiter theory is reformulated to be suitable for thermal-mechanical buckling problems. A linear subspace of the force space is represented to be the span of the mechanical load, the thermal load and a set of predefined perturbation loads. The thermal load related to the initial temperature field is constant during the increase of in-plane compressive load. An independently additional degree of freedom corresponding to the thermal load is implemented into the construction of the reduced-order model. The buckling and postbuckling performance can be extracted from the solution of reduced-order model, and then subsequently selected as inputs to achieve the optimal laminate. The main novelty of this work is to achieve the thermal-mechanical buckling and postbuckling optimization, benefitting from the highly efficient single run of thermoelastic geometrically nonlinear analysis. Various numerical examples have been selected to validate the performance of the proposed method, considering the influences of length-to-width ratio, α1/α2, ply number and nonuniform temperature field.

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