题目：飞机复合材料风挡支撑结构鸟撞模拟与优化设计

提高飞行速度、降低燃油消耗和改善乘坐品质一直是民用客机追求的目标，复合材料的大量应用为客机发展提供了有力支持。随着全球飞机每日飞行架次的不断增长，鸟撞事故发生的频率也越来越高，成为威胁飞行安全的重要隐患。到目前为止，鸟撞问题仍然无法从根本上得到解决，通过提高飞机抗鸟撞性能以减小事故损失是唯一的途径。因此深入研究复合材料的抗鸟撞性能及其受到鸟体撞击后的损伤演化过程对飞机复合材料结构设计有重要的指导意义。本文依据多材料多重区域耦合解法进行了鸟体撞击铝板模型模拟计算，与试验结果吻合良好。在此基础上，建立了风挡骨架支撑梁模型，计算分析了三种不同形式支撑梁分别采用复合材料和金属材料制备时的抗鸟撞性能。根据不同鸟体撞击角度下，支撑梁的运动响应、临界破坏速度区间和损伤破坏形式，认为复合材料π型支撑梁具有最优秀的抗鸟撞性能。本文发展了一种新的损伤演化分析方法，提出了铺层完好率的概念，将自编程序嵌入到有限元软件中，得到复合材料结构铺层完好率-时间曲线，配合失效系数云图，分析得到层合板首先发生单层损伤的部位、程度和扩展速度。通过对比不同位置、不同角度铺层的完好率-时间曲线，可以找出层合板的薄弱环节，指导改进层合板铺层设计。本文通过选用合理的计算模型和设计高效的基因编码，以CCAR-25-R3适航标准对风挡支撑结构抗鸟撞性能的要求为目标，为将存档微遗传算法用于复合材料π型支撑梁的优化设计，得到了良好的减重效果。