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摘要
针对15 MPa内压载荷下某碳纤维复合材料壳体结构优化设计问题，采用代理模型辅助优化算法得到最大沿纤维方向的应变最小的后封头补强模型。基于Python对ABAQUS进行二次开发构建精细化的碳纤维壳体后封头模型并进行仿真分析，预测其破坏位置并得到优化目标参数。以碳纤维缠绕层带宽、纵向缠绕层退移距离和补强位置为优化变量，最大沿纤维方向应变为优化目标，利用LHS(拉丁超立方采样)方法建立关于优化变量的参数化组合样本，结合神经网络代理模型和遗传算法对国产T800碳纤维缠绕壳体后封头最大沿纤维方向应变进行寻优求解。结果表明，在纵向缠绕层退移半径为19.98 mm、带宽为25.96 mm、补强层起始半径为579.38 mm时，最大沿纤维方向应变可以达到最小的0.015 8,相比未优化设计结构下降了4.2%,为今后的大型国产碳纤维缠绕壳体封头设计提供了设计方法参考。
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单位西安航天动力技术研究所; 中国航天科技集团公司第四研究院
