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第２８卷第１０期纺织学报Ｖ０１．２８Ｎｏ．１０
２００７年１０月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＴｅｘｔｉｌｅＲｅｓｅａｒｃｈ０ｃｔ．２００７
文章编号：０２５３．９７２１（２００７）１０．００４５，０４
三维多向编织复合材料纤维束细观结构拓扑优化
孙颖，李嘉禄，陈利
（天津工业大学复合材料研究所，天津３００１６０）
摘要三维多向编织复合材料中近似空问网格状的纤维束增强骨架为复合材料及其结构件的性能提供了灵活
的可设计性，为充分利用这类复合材料的优越性能，选用遗传算法优化纤维束拓扑结构、纤维束线密度和节矩长
度，使三维编织复合材料既满足轴向弹性模量的下限要求，又能使材料的质量和横向泊松比最小。研究结果表明，
在建立复合材料空间桁架结构单胞模型与其细观结构几何等价关系的基础上，利用遗传算法不断调用单胞模型刚
度有限元计算子程序．可以在满足弹性要求的前提下，为三维多向编织复合材料找到最优的纤维束拓扑结构和细
观结构参数。
关键词三维多向编织；复合材料；细观结构；弹性性能；遗传算法；拓扑优化
中图分类号：ＴＳ１０５．４７文献标识码：Ａ
Ｔｏｐｏｌｏｇｙｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｆｉｂｅｒｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆ３－Ｄ
ｍｕｌｔｉｄｉｒｅｃｔｉ０ｎａｌｂｒａｉｄｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ
ＳＵＮＹｉｎｇ，ＬＩＪｉａｌｕ，ＣＨＥＮＬｉ
（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｄｖａｎｃｅｄＴｅｘｔｉｌｅＣｏｍｐｏｓｔｉｅｓ，ＴｉａｎｆｉｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃＵｎｉｖｅｒｓｔｉｙ，Ｔｉａｎｆｉｎ３００１６０，Ｃｈｉｎａ）
ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｓｐａｃｅｄｏｆｆｉｂｅｒｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆ３－Ｄｍｕｈｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｂｒａｉｄｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｐｒｏｖｉｄｅｓｍｏｒｅ
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ａｂｉｌｉｔｙ，ｇｅｎｅｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓａｄｏｐｔｅｄｔｏｏｐｔｉｍｉｚｅｔｈｅｔｏｐｏｌｏｇｙｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｆｉｂｅｒｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｌｉｎｅａｒｄｅｎｓｉｔｙ
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ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｓｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｓｐａｃｅｔｒｕｓｓｕｎｉｔｃｅｌｌａｎｄｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌ
ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃａｎｂｅｆｏｕｎｄｆｏｒｔｈｅｅｌａｓｔｉｃｄｅｍａｎｄｓｏｆｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｂｙｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｌｏｙｇｉｎｗｈｉｃｈｔｈｅｇｅｎｅｔｉｃ
ａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓ
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