用于选择用于形成结构元件的复合夹层结构的类型的方法与流程

本公开总体涉及选择用于形成结构元件的复合夹层结构的类型，并且更具体地涉及通过计算梯度矢量来选择用于形成结构元件的复合夹层结构的类型。

背景技术：

1、有效地形成诸如飞行器的机身的结构元件可以是非常复杂的设计问题。一些机身是由许多相互附接的复合夹层结构的组合构建的。例如，复合夹层结构可以在总厚度、片层的数量、片层的取向和片层材料方面变化。为机身的每一个位置挑选特定的复合夹层结构通常涉及平衡设计约束和设计目标。例如，重量轻的机身在飞行期间通常需要更少的燃料，并且因此是期望的，但机身壁在安全运转下的薄度存在实际限制。

2、在一些示例中，机身可以由数千或数万个分析位置组成，在这些分析位置处必须挑选和使用特定的复合夹层结构。这是一个离散优化问题，由于问题的组合特性，其与分析位置的数量的扩展性很差。由于计算的复杂性，应用现有的优化技术为如此大的结构元件挑选复合夹层结构在实际意义上是困难的。因此，需要一种为结构元件选择复合夹层结构的方法，该方法与现有方法相比在计算上更易于处理。

技术实现思路

1、本公开的一个方面是一种用于选择用于形成结构元件的复合夹层结构的方法，该方法包括：计算结构元件的性质相对于第一矢量的第一分量和第二矢量的第二分量的梯度矢量，其中：第一分量对应于可适用于在结构元件的第一位置处使用的第一复合夹层结构，并且第一矢量表示根据第一分量加权的第一复合夹层结构的第一组合，并且第二分量对应于可适用于在结构元件的第二位置处使用的第二复合夹层结构，并且第二矢量表示根据第二分量加权的第二复合夹层结构的第二组合；基于梯度矢量识别第一分量的第一值和第二分量的第二值，第一值和第二值产生满足标准的性质的第三值；基于第一值和第二值选择第一复合夹层结构中的第一选择的复合夹层结构和第二复合夹层结构中的第二选择的复合夹层结构；和经由用户接口提供输出，该输出指示(a)第一值和第二值或者(b)第一选择的复合夹层结构和第二选择的复合夹层结构。

2、本公开的另一方面是一种存储指令的非暂时性计算机可读介质，该指令在由计算设备执行时使计算设备执行用于选择用于形成结构元件的复合夹层结构的类型的功能，该功能包括：计算结构元件的性质相对于第一矢量的第一分量和第二矢量的第二分量的梯度矢量，其中：第一分量对应于可适用于在结构元件的第一位置处使用的第一复合夹层结构，并且第一矢量表示根据第一分量加权的第一复合夹层结构的第一组合，并且第二分量对应于可适用于在结构元件的第二位置处使用的第二复合夹层结构，并且第二矢量表示根据第二分量加权的第二复合夹层结构的第二组合；基于梯度矢量识别第一分量的第一值和第二分量的第二值，第一值和第二值产生满足标准的性质的第三值；基于第一值和第二值选择第一复合夹层结构中的第一选择的复合夹层结构和第二复合夹层结构中的第二选择的复合夹层结构；和经由用户接口提供输出，该输出指示(a)第一值和第二值或者(b)第一选择的复合夹层结构和第二选择的复合夹层结构。

3、本公开的另一方面是一种计算设备，其包括：一个或多个处理器；用户界面；和存储指令的计算机可读介质，该指令在由一个或多个处理器执行时使计算设备执行用于选择用于形成结构元件的复合夹层结构的类型的功能，该功能包括：计算结构元件的性质相对于第一矢量的第一分量和第二矢量的第二分量的梯度矢量，其中：第一分量对应于可适用于在结构元件的第一位置处使用的第一复合夹层结构，并且第一矢量表示根据第一分量加权的第一复合夹层结构的第一组合，并且第二分量对应于可适用于在结构元件的第二位置处使用的第二复合夹层结构，并且第二矢量表示根据第二分量加权的第二复合夹层结构的第二组合；基于梯度矢量识别第一分量的第一值和第二分量的第二值，第一值和第二值产生满足标准的性质的第三值；基于第一值和第二值选择第一复合夹层结构中的第一选择的复合夹层结构和第二复合夹层结构中的第二选择的复合夹层结构；和经由用户接口提供输出，该输出指示(a)第一值和第二值或者(b)第一选择的复合夹层结构和第二选择的复合夹层结构。

4、参考本文所描述的量或测量值，术语“大约”或“基本上”是指所记载的属性、参数或值不需要精确地实现，而是指偏差或变化，包括例如公差、测量误差、测量精度限制和本领域技术人员已知的其他因素，可以以不排除该属性旨在提供的效果的量出现。

5、已经讨论的特征、功能和优点可以在各种示例中独立地实现，或者可以在其他示例中组合地实现，这些示例的进一步细节可以参考以下描述和附图来看到。

技术特征：

1.一种用于选择用于形成结构元件(304)的复合夹层结构(302)的方法(200)，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括(210)在所述第一位置处使用所述第一选择的复合夹层结构并且在所述第二位置处使用所述第二选择的复合夹层结构形成所述结构元件。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一位置和所述第二位置均对应于飞行器的蒙皮(26)。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述第一复合夹层结构与所述第二复合夹层结构相同。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一位置对应于飞行器的蒙皮(26)，并且所述第二位置对应于所述飞行器的桁条(27)。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一复合夹层结构相对于材料堆叠顺序、片层数量或取向堆叠顺序中的一个或多个彼此不同。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述第二复合夹层结构相对于材料堆叠顺序、片层数量或取向堆叠顺序中的一个或多个彼此不同。

8.根据权利要求1所述的方法，其中计算所述梯度矢量包括计算所述结构元件的张力额定值的所述梯度矢量。

9.根据权利要求1所述的方法，其中计算所述梯度矢量包括计算所述结构元件的压缩额定值的所述梯度矢量。

10.根据权利要求1所述的方法，其中计算所述梯度矢量包括计算以下各项中的一个或多个的梯度矢量：(1)所述结构元件的abd矩阵的分量的平均值，(2)所述结构元件的杨氏模量的平均值，(3)所述结构元件的刚度模量的平均值，或(4)所述结构元件的体积模量的平均值。

11.根据权利要求1所述的方法，其中计算所述梯度矢量包括计算所述结构元件的平均密度的所述梯度矢量。

12.根据权利要求1所述的方法，其中计算所述梯度矢量包括计算特定片层百分比的平均值的所述梯度矢量。

13.根据权利要求1所述的方法，其中识别所述第一值和所述第二值包括识别产生所述性质的最小值的所述第一值和所述第二值。

14.根据权利要求1所述的方法，其中识别所述第一值和所述第二值包括识别产生所述性质的最大值的所述第一值和所述第二值。

15.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

16.根据权利要求15所述的方法，进一步包括：

17.根据权利要求1所述的方法，其中所述标准是第一标准，所述方法进一步包括：

18.根据权利要求17所述的方法，其中选择所述第一选择的复合夹层结构和所述第二选择的复合夹层结构包括选择所述第一选择的复合夹层结构和所述第二选择的复合夹层结构，使得所述第一选择的复合夹层结构和所述第二选择的复合夹层结构满足所述第一标准和所述第二标准。

19.一种存储指令的非暂时性计算机可读介质(104)，所述指令在由计算设备(100)执行时使所述计算设备执行用于选择用于形成结构元件(304)的复合夹层结构(302)的类型的功能，所述功能包括：

20.一种计算设备(100)，其包括：

技术总结
用于选择用于形成结构元件的复合夹层结构的类型的方法。一种方法包括计算框架的性质相对于第一矢量的第一分量和第二矢量的第二分量的梯度矢量。第一分量对应于可适用于框架的第一位置的第一结构，并且第二分量对应于可适用于框架的第二位置的第二结构。该方法包括基于梯度矢量识别产生满足标准的性质的第三值的第一分量的第一值和第二分量的第二值，选择第一复合夹层结构中的第一选择的复合夹层结构和第二复合夹层结构中的第二选择的复合夹层结构，以及提供输出，输出指示(a)第一值和第二值或者(b)第一选择的复合夹层结构和第二选择的复合夹层结构。

技术研发人员：V·辛格
受保护的技术使用者：波音公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27