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本案例基于OptiStruct軟件通過復合材料三步優化方法對某型飛機復合材料整流罩進行了優化設計，最終實現了減重目標。2模型簡介整流罩模型如圖 1所示，長度為3000mm，寬度為2000mm。模型材料屬性為碳纖維復合材料，初始鋪層為[0/45/-45/90]，單層厚度為2mm，單層板材料屬性如表 1所示。

在通電條件下，MFC發生電能-機械能轉換，驅動結構復合材料發生變形。主動變形智能復合材料的變形能力與MFC的性能、結構復合材料的厚度、鋪層方向等因素有關。復合材料的優勢是其結構包括鋪層的可設計性，因此，需進行鋪層設計及變形模擬方面的工作，為后續實驗研究提供理論指導。

復合材料的應用復合材料有許多特性：? 制造工藝簡單? 比強度高，比剛度大? 具有靈活的可設計性? 耐腐蝕，對疲勞不敏感? 熱穩定性能、高溫性能好由于復合材料的上述優點，在航空航天、汽車、船舶等領域，都有廣泛的應用。在下一代飛機設計中，復合材料的大量應用對分析技術提出新的挑戰。例如在某客機各種材料的使用狀況，其中復合材料的比例約為50%。

“黑金屬”方案——準各向同性復合材料方案第二種3D打印方案是根據拓撲優化的傳力路徑對纖維取向進行了優化，以充分利用各向異性復合材料的可設計性。與黑金屬設計相比，優化后的設計將失效載荷提高了200%。為了進一步提高零件的強度，研究人員進行了第二次優化，在初始失效區域增加纖維對結構進行增強。

綜上所述，該款車門從結構角度和材料替換角度存在優化空間。3 碳纖維復合材料車門的結構優化設計采用自由尺寸優化、尺寸優化以及鋪層順序優化，具體的優化設計方案流程如圖3所示。圖3 復合材料車門優化設計方案的流程圖 其中，約束條件為在4種工況下受力之后最大變形不超過10 mm；目標函數選擇為車門所有零部件的質量最小化；設計變量為鋪層的局部厚度。

教程文檔十分詳細，共計51頁、7000余字，用戶可根據教程文檔進行學習以及逐步操作實現對Ⅳ型儲氫罐碳纖維復合材料的鋪層設計與仿真。文檔教程收獲：掌握ACP變角度、變厚度的復雜形狀實體復合材料纏繞鋪層設計技術。學會ACP軟件厚度增強、鋪層修剪、沿指定路徑擠出、鋪層貼合實體等技能。熟練掌握IV型儲氫罐的等比例、高精度復合材料設計建模技術，為儲氫罐設計應用奠定工程技術基礎。

作用在層壓板上的力矩講到這里，相信讀者朋友們應該就明白了， 保持層壓板鋪層的均衡性主要是 避免這類由于非均衡性造成的拉剪、剪拉、彎扭、扭彎耦合效應 ，簡化復合材料層壓板的設計復雜度。 但是在某些特殊結構設計中，也會特意去利用復合材料的這種可設計性將層壓板設計成具有拉剪、剪拉、彎扭、扭彎耦合特點的結構，如飛機機翼的氣動剪裁設計、旋翼葉片的設計等。

同時為了拓展復合材料制件設計制造一體化的全流程仿真，增加CATIA CPD或 Fibersim的制件鋪層設計簡單實操培訓和ABAQUS的制件強度校核簡單實操培訓。

航空技術是綜合高技術，在理論和設計的基礎上，材料技術是關鍵，電子技術是靈魂。航空指飛行器在地球大氣層內的航行活動。氣球，飛艇是利用空氣的浮力在大氣層內飛行，飛機則是利用與空氣相互作用產生的空氣動力在大氣層內飛行。飛機上的發動機依靠飛機攜帶的燃料(汽油)和大氣中的氧氣工作。航天技術是探索、開發和利用宇宙空間的技術。它是一門高度綜合性的科學技術，涉及各類航天飛行器的設計、制造、發射和應用。

在得到SMC工藝制備的片狀卷材后，會對材料進行進一步加工，通常稱為CF-SMC模壓成型工藝，將連續碳纖維和短切纖維通過不同形式的混雜加工從而制備成形狀較為復雜、有較高尺寸精度要求的復合材料零部件，這里連續纖維作為增強體彌補了短切纖維的力學短板，達到了局部補強的目的。可以看出該種方式通過控制纖維長短，鋪設方向，可以進一步設計復合材料的力學性能，在力學性能的可控性和可設計性要比單層SMC片材大。

上一期講過“為什么復合材料層壓板設計中經常要求均衡性？”，主要是避免由于非均衡性引起的拉剪、剪拉、彎扭、扭彎耦合效應。今天再簡單講一下“為什么復合材料層壓板設計中又經常要求對稱性？”

與各向同性材料的尺寸優化不同，復合材料的尺寸優化除了上述位移邊界條件以外，還需要考慮復合材料的設計原則與制造工藝。根據復合材料設計原則，碳纖維的鋪層角度與鋪層順序應當滿足均一性、均衡性、對稱性的要求，在尺寸優化中需要增加如下的復合材料制造約束： （1）均一性，要求各種角度的鋪層均勻。

但是，復合材料機翼力學性能相比金屬材料更為復雜。國內外諸多學者針對傾轉旋翼機復合材料機翼開展研究探索。Rais-Rohani M.等研究了復合材料的方向剛度特性對傾轉旋翼機機翼剛度的影響，分析了動力等約束條件下最小重量機翼結構設計方法。Popelka等人通過機翼氣彈剪裁設計研究了機翼厚度對對V-22傾轉旋翼回轉顫振的影響，機翼最大厚度變化對回轉顫振速度邊界提升明顯。

誰應該參加此次活動：國防行業客戶研發及設計人員：復合材料設計、增材設計、增材制造、機械結構設計、產品研發信息化與數字化開發人員企業數字化建設管理人員NX作為西門子數字化工業軟件的主要產品，在國防行業中具有廣泛的客戶群體，在航空航天、軍電、兵器、船舶等行業客戶的產品設計及研發中發揮著重要作用。

經實驗證明，復合材料結構件，與等效的鋁結構設計相比，可以實現15-20%的重量節省。因此，在某些情況下，結構件的應用導致零件成本顯著增加。碳纖維熱固性復合材料材料的應用越來越多，從次級結構、控制面開始，到后來的機翼和主機身結構，這已經證明幾乎所有的結構型飛機部件都可以用這些材料制造，并且可以實現預期的效益。現代飛機結構是由薄層預浸漬纖維堆疊成層壓板構成。

傳統進氣道消聲板為拼接分片式設計，拼接造成進氣道壁面聲阻抗不連續削弱了消聲效果。受益于復合材料進氣道無拼接聲襯設計，歐洲空中客車公司(Airbus)早期A320飛機發動機進氣道聲襯拼縫為3片15 cm，之后A340-600飛機發動機為2片7.5 cm寬。

[2]盧秉賀，李萍，張軍偉.基于Patran/Nastran和Hypersizer的 復合材料后機身加筋結構形式選擇分析[J].民用飛機設計與研究， 2012（2）：53-56. [3]裘健全.復合材料結構分析&優化：HyperSizer漸進式設計過程 [J].材料工程，2009（S2）：6.

馬來西亞復合材料技術研究有限公司（CTRM）是全球復合材料航空結構供應鏈的一部分，為世界上主要的商用飛機制造商提供服務。該公司在航空航天和復合材料工業中發揮著戰略作用，并將其業務多元化到復合材料飛機內飾、飛機座椅和運輸領域。

、設計概念和模具設備的技術成熟度。