机械工程学报

作者：董新洪, 孙鹏文, 张兰挺, 王宗涛

单位：1. 内蒙古工业大学机械工程学院 呼和浩特 010051;2. 北汽福田汽车股份有限公司研究院 北京 102206

关键词：多目标优化,铺层参数,离散变量量化,数学模型,风力机叶片；

基金：国家自然科学基金(51865041,52165035)和内蒙古自然科学基金(2019MS05070)资助项目。

叶片铺层设计为一个多参数、多目标的复杂耦合作用过程，其性能主要取决于铺层参数。通过推导正轴刚度不变量和弯扭刚度矩阵间的关系，构建层合板刚度等效模型与铺层顺序表征参数之间的数学关系，实现铺层顺序的量化；应用均匀试验设计、有限元分析和和多元非线性回归法，构建铺层参数和叶片性能间的耦合数学模型，分析单参数和两两参数对叶片刚强度的影响；为实现叶片刚强度的多目标优化，应用层次分析法计算各目标函数权重，建立叶片多目标优化数学模型；基于模拟退火算法进行求解，得到叶片综合性能最优的铺层参数组合为铺层角度45°、±x°铺层厚度比例为58%、铺层顺序为[±x°/0°/90°/±x°]TN。结果表明优化后叶片的最大位移和Tsai-wu失效因子分别降低了2.79%和5.87%，性能得以提高，验证所提出多目标优化方法的有效性和可行性。

来源：2022年第4期

《机械工程学报》期刊编辑部

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