view in publisher's site

An open-source framework for the FE modeling and optimal design of fiber-steered variable-stiffness composite cylinders using water strider algorithm

Abstract As the automated fiber placement (AFP) manufacturing technology is developed, curvilinear fiber path composite structures received extensive attention. Therefore, developing a design framework capable of optimizing such structures is a significant challenge for researchers and engineers in this domain. In this article, an open-source ABAQUS/MATLAB-based framework is developed for the bending-induced buckling design of variable-stiffness (VS) composite cylinders made using the AFP method. The framework is based on an interface between ABAQUS FE packages with MATLAB environment using Python scripting language. In this framework, the optimized fiber angle distribution of steered plies and associated bending-induced buckling load of its FE model is obtained by applying a meta-heuristic optimization algorithm. The developed Python script submits dimensions, angle distributions, as well as loading and boundary conditions to ABAQUS/CAE. This framework can be customized to meet industrial demands. To show such flexibility, different types of metaheuristic optimization algorithms and aspect ratios are applied, and the associated problems are optimized separately. In addition to the simplicity and versatility of the proposed framework, the results indicate the higher performance of a novel metaheuristic, the so-called Water Strider Algorithm (WSA). Moreover, this framework can be used for finite element modeling and analysis in the metamodeling step for composite cylinders with higher aspect ratios.

یک چارچوب منبع باز برای مدل‌سازی FE و طراحی بهینه سیلندرهای کامپوزیتی با سختی متغیر هدایت‌شده با فیبر با استفاده از الگوریتم استریدر آب

چکیده با توسعه فن‌آوری جایگذاری فیبر خودکار (AFP)، ساختارهای کامپوزیتی مسیر فیبر انحنایی توجه زیادی را به خود جلب کرده‌اند. بنابراین، توسعه یک چارچوب طراحی قادر به بهینه‌سازی چنین ساختارهایی یک چالش مهم برای محققان و مهندسان در این حوزه است. در این مقاله، یک چارچوب مبتنی بر ABAQUS / MATLAB منبع باز برای طراحی کمانش ناشی از خمش سیلندرهای کامپوزیتی با سختی متغیر (VS)ساخته‌شده با استفاده از روش AFP توسعه داده شده‌است. این چارچوب براساس یک رابط بین بسته‌های FE ABAQUS با محیط MATLAB با استفاده از زبان برنامه‌نویسی پایتون می‌باشد. در این چارچوب، توزیع زاویه الیاف بهینه برای پلات‌های هدایت و بار کمانش ناشی از خمش مدل FE آن با استفاده از یک الگوریتم بهینه‌سازی فرا ابتکاری به دست آمده‌است. اسکریپت پیتون توسعه‌یافته ابعاد، توزیع زاویه و همچنین شرایط بارگذاری و مرزی را به ABAQUS / CAE ارائه می‌دهد. این چارچوب می‌تواند برای برآورده کردن نیازهای صنعتی سفارشی شود. برای نشان دادن چنین انعطاف‌پذیری، انواع مختلفی از الگوریتم های بهینه‌سازی فرا ابتکاری و نسبت‌های ابعاد به کار گرفته می‌شوند و مسائل مرتبط به طور جداگانه بهینه‌سازی می‌شوند. علاوه بر سادگی و تطبیق پذیری چارچوب پیشنهادی، نتایج نشان‌دهنده عملکرد بالاتر یک فراابتکاری جدید، به اصطلاح الگوریتم استرایدر آب (WSA)است. علاوه بر این، این چارچوب را می توان برای مدل‌سازی و تحلیل آلمان محدود در مرحله فرامدل‌سازی برای سیلندرهای کامپوزیتی با نسبت ابعاد بالاتر به کار برد.
ترجمه شده با

Download PDF سفارش ترجمه این مقاله این مقاله را خودتان با کمک ترجمه کنید
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

95/12/18 - با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس و کروم٬ چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.