Komputerowo zorientowana analiza i optymalne projektowanie kompozytów włóknistych w warunkach przepływu ciepła

Abstract

W pracy zajęto się problemem modelowania, analizy i projektowania optymalnych struktur kompozytów włóknistych obciążonych termicznie tak, aby element konstrukcyjny wykonany z tego materiału spełniał stawiane wymagania w zakresie określonych własności termicznych. Problem ten rozpatrzono z uwagi na orientację oraz kształt osi włókien wypełniających w poszczególnych warstwach materiału kompozytowego oraz kształt przekroju poprzecznego włókien. Do poszukiwania optymalnych rozwiązań opracowano system optymalizacyjny będący połączeniem algorytmów ewolucyjnych i gradientowych rozszerzonych o metodę elementów skończonych analizy układów termicznych oraz analizę wrażliwości. Efektywność opracowanej techniki optymalizacyjnej została zweryfikowana w pracy w postaci numerycznych przykładów obliczeniowych.

The dissertation is devoted to the problem of optimal design of twodimensional structures made of filling fibre composite materials subjected to thermal loading. The problem of optimal design of fibre shape or orientation in the composite so that that the structural element made from this material fulfils the requirements imposed on its thermal properties. A homogeneous orthotropic model of the composite material is introduced for the purposes of structural analysis and optimal design of the most profitable orientation of fibers arrangement for the assumed structural behavior. The hybrid optimisation algorithm, consists of a sequence of evolution and gradient-oriented procedures, is applied during design process and it is supplemented with finite element method of heat transfer analysis.