CN117352111B - 一种复合材料铺层设计优化方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及数字数据处理技术领域，提出了一种复合材料铺层设计优化方法及系统，包括：获取铺层的铺放高度；根据铺层的铺放高度获取待处理铺层序列，根据待处理铺层序列获取截断数据点集及局部密度，根据截断数据点集及局部密度获取递减均匀性指数，根据递减均匀性指数获取待处理铺层序列的子序列；根据待处理铺层序列的子序列获取仿真铺层序列，根据仿真铺层序列获取最大承受应力及褶皱角度，根据最大承受应力及褶皱角度获取非线性目标函数，利用遗传优化算法基于非线性目标函数获取目标铺层序列；根据目标铺层序列的铺层顺序获取铺层设计优化结果。本发明提高了应力在复合材料铺层上传递的均匀性，提高了复合材料的质量。
Description
技术领域
本发明涉及数字数据处理技术领域，具体涉及一种复合材料铺层设计优化方法及系统。
背景技术
复合材料具有良好的抗疲劳断裂、耐腐蚀等性能，被广泛应用于各种生产制造行业。比如，航空发动机内的复合材料风扇叶片，与传统的钛合金风扇相比之下，复合材料风扇叶片的重量更轻，抗噪声能力更强等优良品质，传统的钛合金风扇叶片逐渐被淘汰。但是，市场上出现的复合材料风扇叶片的质量好坏不一，复合材料风扇叶片的质量较大程度上受到复合材料铺层设计的影响，如今如何进行复合材料铺层设计成为了一大亟需解决的难题。
随着机器学习领域的发展，在对复合材料风扇叶片的铺层设计中，通过对复合材料铺层进行优化设计，以求复合材料风扇叶片具有更加优良的属性。比如，利用有限元分析对复合材料风扇叶片的铺层顺序进行优化设计，但是复合材料风扇叶片一般由较多的碳纤维预浸料层叠铺放后加压固化制成，并且铺放具有方向性，有限元建模的过程较为繁琐，容易导致有限元建模的准确度较差，从而影响复合材料风扇叶片的质量。
发明内容
本发明提供一种复合材料铺层设计优化方法及系统，以解决复合材料风扇叶片的质量较差的问题，所采用的技术方案具体如下：
第一方面，本发明一个实施例提供了一种复合材料铺层设计优化方法，该方法包括以下步骤：
获取铺层的铺放高度；
根据铺层的铺放高度获取待处理铺层序列，根据待处理铺层序列获取递减均匀性序列；根据递减均匀性序列获取递减均匀性序列中每个数据点的截断数据点集及局部密度；根据递减均匀性序列中每个数据点的截断数据点集及局部密度获取递减均匀性序列中每个数据点的递减均匀性指数；根据递减均匀性序列中每个数据点的递减均匀性指数获取递减均匀性序列的间断数据集合，根据递减均匀性序列的间断数据集合获取待处理铺层序列的子序列；
根据待处理铺层序列的子序列获取仿真铺层序列，根据仿真铺层序列获取仿真铺层序列的最大承受应力及褶皱角度；根据仿真铺层序列的最大承受应力及褶皱角度获取仿真铺层序列的非线性目标函数；利用遗传优化算法基于非线性目标函数获取目标铺层序列，根据目标铺层序列获取铺层设计优化结果。
优选的，所述根据铺层的铺放高度获取待处理铺层序列，根据待处理铺层序列获取递减均匀性序列的方法为：
将吸力面侧的第一预设参数层的铺层作为吸力面侧铺层，将吸力面侧铺层的所有铺放高度按照数值降序的顺序组成的序列作为吸力面侧的初始铺层序列，将吸力面侧的初始铺层序列的前第二预设参数个数值更新为所述初始铺层序列中的最大值，将初始铺层序列的更新结果作为待处理铺层序列；
计算待处理铺层序列中每个数据点数值与下一个数据点数值之间的差值，将所述差值按照时间升序的顺序组成的序列作为待处理铺层序列的差分序列；
对待处理铺层序列的差分序列中前第三预设参数个数值进行删除，将待处理铺层序列的差分序列的删除后的结果作为递减均匀性序列。
优选的，所述根据递减均匀性序列获取递减均匀性序列中每个数据点的截断数据点集及局部密度的方法为：
对于递减均匀性序列中每个数据点，将数据点作为中心数据点，将中心数据点的预设邻域截断距离内的数据点组成的集合作为数据点的截断数据点集；
将递减均匀性序列中所有的数据点作为DPC密度峰值聚类算法的输入，将DPC密度峰值聚类算法的输出作为递减均匀性序列中每个数据点的局部密度。
优选的，所述根据递减均匀性序列中每个数据点的截断数据点集及局部密度获取递减均匀性序列中每个数据点的递减均匀性指数的方法为：
根据递减均匀性序列中每个数据点的截断数据点集及局部密度获取递减均匀性序列中每个数据点的邻域数据稠密度以及递减一致性指数；
对于递减均匀性序列中每个数据点，将数据点的邻域数据稠密度与递减一致性指数的乘积作为第一乘积因子，将以自然常数为底数，以数据点的截断数据点集中所有元素的变异系数为指数的负映射结果作为第二乘积因子，将第一乘积因子与第二乘积因子的乘积作为数据点的递减均匀性指数。
优选的，所述根据递减均匀性序列中每个数据点的截断数据点集及局部密度获取递减均匀性序列中每个数据点的邻域数据稠密度以及递减一致性指数的方法为：
式中，表示递减均匀性序列中第x个数据点的邻域数据稠密度，/>为以自然常数为底数的指数函数，/>表示预设邻域截断距离的大小，/>表示递减均匀性序列中第x个数据点的截断数据点集中元素的数目，/>表示递减均匀性序列中第x个数据点的局部密度，/>表示递减均匀性序列中第x个数据点的递减一致性指数，/>表示递减均匀性序列中第x个数据点的数值，/>表示递减均匀性序列中第x个数据点的截断数据点集内第b个元素的数值。
优选的，所述根据递减均匀性序列中每个数据点的递减均匀性指数获取递减均匀性序列的间断数据集合，根据递减均匀性序列的间断数据集合获取待处理铺层序列的子序列的方法为：
将递减均匀性序列中所有数据点的递减均匀性指数按照数值升序的顺序组成的序列作为均匀性排序序列，将均匀性排序序列中前第四预设参数个数据点组成的集合作为间断数据集合；
所述间断数据集合中每个数据点的递减均匀性指数代表待处理铺层序列中对应数据点的局部数值递减的均匀性，获取间断数据集合中每个数据点在待处理铺层序列中对应的每个目标数据点，将待处理铺层序列中所述每个目标数据点与下一个数据点之间断开，将待处理铺层序列的断开的结果作为待处理铺层序列的子序列。
优选的，所述根据待处理铺层序列的子序列获取仿真铺层序列，根据仿真铺层序列获取仿真铺层序列的最大承受应力及褶皱角度的方法为：
将待处理铺层序列的前第五预设参数段子序列中每段子序列作为每段结构层序列，将后第六预设参数段子序列中每段子序列作为每段插入层序列，将所有段插入层序列随机不重复地插入所述待处理铺层序列的前第五预设参数段子序列之间的每个间隔中；
获取所有段插入层序列随机不重复地插入后的第七预设参数个子序列排序结果，将每个所述子序列排序结果中所有子序列按照子序列排序顺序合并得到的序列作为每个仿真铺层序列；
对于每个仿真铺层序列，利用Fibersim复合材料工程软件对仿真铺层序列的铺层顺序的复合材料风扇叶片分别进行翘曲的仿真计算和铺层褶皱的仿真计算，根据仿真计算的结果分别获取仿真铺层序列的复合材料风扇叶片的最大承受应力及褶皱角度。
优选的，所述根据仿真铺层序列的最大承受应力及褶皱角度获取仿真铺层序列的非线性目标函数的方法为：
式中，表示第i个仿真铺层序列的复合材料风扇叶片的非线性目标函数，/>表示第i个仿真铺层序列的复合材料风扇叶片的发生翘曲的最大承受应力的归一化值，/>表示以自然常数为底数的指数函数，/>表示第i个仿真铺层序列的复合材料风扇叶片的发生褶皱的褶皱角度的归一化值，/>和/>分别表示第i个仿真铺层序列的复合材料风扇叶片的发生翘曲的最大承受应力的归一化值、发生褶皱的褶皱角度的归一化值的权重。
优选的，所述利用遗传优化算法基于非线性目标函数获取目标铺层序列，根据目标铺层序列获取铺层设计优化结果的方法为：
将最大非线性目标函数值对应的仿真铺层序列作为遗传优化算法的输入，以最大承受应力最大和褶皱角度最小为优化目标，将遗传优化算法的输出作为目标铺层序列；
将目标铺层序列中元素的排列顺序作为目标铺层序列的铺层顺序，将目标铺层序列的铺层顺序作为吸力面侧铺层的铺层顺序，将吸力面侧铺层的铺层顺序作为铺层设计优化结果。
第二方面，本发明实施例还提供了一种复合材料铺层设计优化系统，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任意一项所述方法的步骤。
本发明的有益效果是：根据模版复合材料风扇叶片吸力侧的初始铺层序列获取待处理铺层序列，根据待处理铺层序列获取待处理铺层序列的差分序列，根据待处理铺层序列的差分序列获取递减均匀性序列，利用DPC密度峰值聚类算法获取递减均匀性序列每个数据点的局部密度，进而获取递减均匀性指数。根据递减均匀性指数获取均匀性排序序列，根据均匀性排序序列获取间断数据集合及仿真铺层序列，进而利用遗传优化算法获取优化调整后的目标铺层序列的铺层顺序。其有益效果在于，结合递减铺层的均匀分布规律对铺层的排列顺序进行优化调整，避免铺层递减而形成的树脂淤积均集中于中面，同时尽可能的将递减铺层均匀的分布在复合材料风扇叶片的内部，提高了复合材料风扇叶片的质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一个实施例所提供的一种复合材料铺层设计优化方法的流程示意图；
图2为本发明一个实施例所提供的待处理铺层序列的子序列的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，其示出了本发明一个实施例提供的一种复合材料铺层设计优化方法的流程图，该方法包括以下步骤：
步骤S001，获取模版复合材料风扇叶片的所有铺层的铺放高度。
获取现有的已经设计好的模版复合材料风扇叶片模型，所述模版复合材料风扇叶片由预浸料为东丽T700级碳纤维丝束与环氧树脂而制成，模版复合材料风扇叶片的单层固化厚度参数为0.125毫米，模版复合材料风扇叶片的铺层总数为165层。同时，利用Fibersim复合材料工程软件对模版复合材料风扇叶片进行仿真并获取所有铺层的铺放高度。
至此，得到模版复合材料风扇叶片的所有铺层的铺放高度。
步骤S002，根据模版复合材料风扇叶片的所有铺层的铺放高度获取待处理铺层序列，根据待处理铺层序列获取递减均匀性序列，根据递减均匀性序列获取截断数据点集及局部密度，根据截断数据点集及局部密度获取递减均匀性指数，根据递减均匀性指数获取待处理铺层序列的子序列。
为了避免铺层顺序的不合理造成应力集中而形成缺陷，需要对铺层顺序进行优化分析。由于铺层的排列顺序需要满足对称性原则，将所述模版复合材料风扇叶片的中面作为分割面，即模版复合材料风扇叶片的第83铺层作为分割面，所述铺层的排列顺序关于分割面对称。将模版复合材料风扇叶片的吸力面侧的前82层作为吸力面侧铺层，将模版复合材料风扇叶片的压力面侧的前82层作为压力面侧铺层，所述吸力面侧铺层与压力面侧铺层的排列顺序关于分割面对称。
本发明为了避免铺层顺序的不合理造成应力集中而形成缺陷，以吸力侧面铺层的排列顺序为例，对吸力侧面铺层的排列顺序进行优化，根据铺层的对称性原则对压力测面的铺层进行对称铺放即可。
具体地，将吸力面侧铺层的所有铺放高度按照数值降序的顺序组成的序列作为吸力侧面的初始铺层序列。由于铺层顺序在满足铺层设计准则的前提下，应该尽可能的将递减铺层均匀的分布在复合材料风扇叶片的内部，使其所受应力传递均匀，同时需要避免递减铺层容易造成树脂淤积于分割面的现象。
按照铺层设计准则，吸力面侧的表面应该避免递减铺层，并且为了保持表面的完整性，吸力面侧的表面往往是最大铺放高度。因此，将吸力面侧的初始铺层序列的前n个铺放高度更新为模版复合材料风扇叶片的最大铺放高度，n的经验取值为5，实施者可以根据实际情况自行选取，将吸力面侧的初始铺层序列的更新后的结果作为待处理铺层序列。
进一步地，由于递减铺层的均匀分布有利于应力的均匀传递，在此对待处理铺层序列的数值递减的均匀性进行分析。对于待处理铺层序列，按照待处理铺层序列中数据的排列顺序计算每个数据数值与下一个数据数值之间的差值，将所述差值按照时间升序的顺序组成的序列作为待处理铺层序列的差分序列。因为待处理铺层序列中前n个数据数值相等，那么待处理铺层序列的差分序列的前(n-1)个数据数值为0。由于待处理铺层序列中前n个数据数值不具备递减铺层的分布规律，即待处理铺层序列的差分序列的前(n-1)个数据数值无法反映待处理铺层序列的数值递减的均匀性，在此对待处理铺层序列的差分序列进行删除处理，即将待处理铺层序列的差分序列的前(n-1)个数据数值删除，将待处理铺层序列的差分序列的删除处理后的结果作为递减均匀性序列。递减均匀性序列中局部数据变化一定程度上反映铺层递减的均匀性规律，即局部数据变化越小，则铺层递减的均匀性越好。
具体地，对于递减均匀性序列中的数据点，选择使平均每个数据点周围距离小于预设邻域截断距离内的数据点的数目占递减均匀性序列中所有数据点的数目的2%的预设邻域截断距离，以每个数据点为每个中心数据点，将每个中心数据点的预设邻域截断距离范围内的数据点组成的集合作为每个中心数据点的截断数据点集。另外，利用密度峰值聚类算法（Density peaks clustering，DPC），将递减均匀性序列中所有数据点作为DPC密度峰值聚类算法的输入，将预设邻域截断距离作为截断距离参数，将DPC密度峰值聚类算法的输出作为递减均匀性序列中每个数据点的局部密度，DPC密度峰值聚类算法为公知技术，不做多余赘述。
计算递减均匀性序列中每个数据点的递减均匀性指数：
式中，表示递减均匀性序列中第x个数据点的邻域数据稠密度，/>为以自然常数为底数的指数函数，/>表示预设邻域截断距离的大小，/>表示递减均匀性序列中第x个数据点的截断数据点集中元素的数目，/>递减均匀性序列中第x个数据点的局部密度，/>表示递减均匀性序列中第x个数据点的递减一致性指数，/>表示递减均匀性序列中第x个数据点的数值，/>表示递减均匀性序列中第x个数据点的截断数据点集内第b个元素的数值，表示递减均匀性序列中第x个数据点的递减均匀性指数，/>表示递减均匀性序列中第x个数据点的截断数据点集中所有元素的变异系数。变异系数为公知技术，不做多余赘述。
递减均匀性序列中第x个数据点的截断数据点集中数据点的数目所占预设邻域截断距离的比值越大，且递减均匀性序列中第x个数据点的局部密度/>越大，说明数据点的邻域内数据的密集程度越大，即递减均匀性序列中第x个数据点的邻域数据稠密度/>越大，说明递减均匀性序列中第x个数据点的局部范围内数据变化越小，即待处理铺层顺序序列的局部位置上的数值递减的均匀性越好，则递减均匀性指数越大。同时，递减均匀性序列中第x个数据点的数值与其截断数据点集内第b个数据点的数值之间的差异/>越小，一定程度上反映了递减均匀性序列中局部数据变化较小，即递减一致性指数越大，第一乘积因子/>越大，且递减均匀性序列中第x个数据点的截断数据点集中所有元素的变异系数/>越小，即第二乘积因子/>越大，则递减均匀性指数越大。
递减均匀性序列中数据点的递减均匀性指数一定程度上反映出待处理铺层序列的铺层递减的均匀性规律，且递减均匀性序列中数据点的递减均匀性指数能够与待处理铺层序列中的数据点形成一一对应的关系，即递减均匀性序列中第1个数据点的递减均匀性指数代表待处理铺层序列中第(n+1)个数据点的局部数值递减的均匀性，递减均匀性序列中第2个数据点的递减均匀性指数代表待处理铺层序列中第(n+2)个数据点的局部数值递减的均匀性，递减均匀性序列中第3个数据点的递减均匀性指数代表待处理铺层序列中第(n+3)个数据点的局部数值递减的均匀性，以此类推，递减均匀性序列中最后一个数据点的递减均匀性指数代表待处理铺层序列中最后一个数据点的局部数值递减的均匀性。需要说明的是，待处理铺层序列中前n数值相等，即吸力面侧近表面不具有铺层递减的性质。
进一步地，为了对铺层的排列顺序进行优化，避免铺层顺序的不合理造成应力集中而形成缺陷，同时尽可能的将递减铺层均匀的分布在复合材料风扇叶片的内部，在此将递减均匀性序列中所有数据点的递减均匀性指数按照数值升序的顺序组成的序列作为均匀性排序序列，在均匀性排序序列中选取前t个递减均匀性指数较小的数据点组成的集合作为间断数据集合，t的经验取值为20。
对于待处理铺层序列，因为每个递减均匀性指数代表着待处理铺层序列中对应数据点的局部数值递减的均匀性，所述间断数据集合中的递减均匀性指数较小，一定程度上反映了待处理铺层序列中对应数据点的局部数值递减的均匀性较差。在此，将间断数据集合中每个数据点的递减均匀性指数在待处理铺层序列中对应数据点作为每个待间断数据点，将待处理铺层序列中每个待间断数据点与其下一个数据点断开，即待处理铺层序列中有t个待间断数据点，将每个待间断数据点与其下一个数据点断开，则将待处理铺层序列分成(t+1)段子序列。本发明中待处理铺层序列的子序列的示意图如图2所示。
至此，得到待处理铺层序列的子序列。
步骤S003，根据待处理铺层序列的子序列获取仿真铺层序列，根据仿真铺层序列获取最大承受应力及褶皱角度，根据最大承受应力及褶皱角度获取非线性目标函数，利用遗传优化算法基于非线性目标函数获取目标铺层序列。
进一步地，按照待处理铺层序列的子序列在待处理铺层顺序序列由左到右的顺序，将前段子序列中每段子序列作为每段结构层序列，将后/>段子序列中每段子序列作为每段插入层序列。按照待处理铺层顺序序列由左到右的顺序，前/>段结构层序列共有/>个间隔，将每段插入层序列随机不重复地插入前/>段结构层序列的每个间隔中，然后将所有的插入层序列按照插入后的顺序进行合并，将所述合并后的序列作为仿真铺层序列。由于仿真铺层序列生成的随机性，即将插入层随机不重复地插入到结构层，可以获取多个仿真铺层序列，本发明获取K个仿真铺层序列，K的经验取值为50，实施者可以根据实际情况自行取值。
具体地，利用Fibersim复合材料工程软件分别对每个仿真铺层序列的铺层顺序的复合材料风扇叶片进行翘曲的仿真计算，确定每个仿真铺层序列的复合材料风扇叶片的发生翘曲的最大承受应力。同时，对每个仿真铺层序列的铺层顺序的复合材料风扇叶片进行铺层褶皱的仿真计算，确定每个仿真铺层序列的复合材料风扇叶片的发生褶皱的褶皱角度。另外，为了避免不同量纲对分析结果的影响，分别对每个仿真铺层序列的复合材料风扇叶片的发生翘曲的最大承受应力以及发生褶皱的褶皱角度进行归一化处理，得到归一化后的最大承受应力与褶皱角度。需要说明的是，上述仿真实验均在模版复合材料风扇叶片的基础上基于所述仿真铺层序列的铺层顺序进行仿真，其他仿真条件均不变，仿真技术为公知技术，不做多余赘述。
进一步地，构建每个仿真铺层序列的复合材料风扇叶片的非线性目标函数：
式中，表示第i个仿真铺层序列的复合材料风扇叶片的非线性目标函数，/>表示第i个仿真铺层序列的复合材料风扇叶片的发生翘曲的最大承受应力的归一化值，/>表示以自然常数为底数的指数函数，/>表示第i个仿真铺层序列的复合材料风扇叶片的发生褶皱的褶皱角度的归一化值，/>和/>分别表示第i个仿真铺层序列的复合材料风扇叶片的发生翘曲的最大承受应力的归一化值、发生褶皱的褶皱角度的归一化值的权重，经验取值分别取0.5、0.5。
仿真铺层序列的复合材料风扇叶片发生翘曲的最大承受应力的归一化值越大，且发生褶皱的褶皱角度的归一化值/>越小，说明仿真实验得到的复合材料风扇叶片所能承受的应力值的极限越大，且发生的褶皱角度越小，对铺层设计的破坏程度越小，即一定程度上反映了复合材料风扇叶片的质量越好，则非线性目标函数越大。
进一步地，利用遗传优化算法，将最大非线性函数值对应的仿真铺层序列作为遗传优化算法的输入，以最大承受应力最大和褶皱角度最小为目标，将遗传优化算法的输出作为优化后的目标铺层序列，遗传优化算法为公知技术，具体过程不再赘述。
至此，得到优化调整后的目标铺层序列。
步骤S004，根据目标铺层序列的铺层顺序获取吸力侧面的铺层顺序设计结果，根据铺层排列顺序的对称性原则获取复合材料风扇叶片的铺层顺序的优化设计。
根据吸力面侧的初始铺层序列优化调整后的目标铺层序列，将目标铺层序列中元素的排列顺序作为目标铺层序列的铺层顺序，将目标铺层序列的铺层顺序作为吸力面侧铺层的铺层顺序。另外，将分割面的铺放高度设置为模版复合材料风扇叶片的最大铺放高度，同时依据铺层排列顺序的对称性原则，对压力侧面铺层按照与吸力面侧铺层的铺层顺序同样的铺层设计进行对称铺放，依据传统的铺放角度设计技术，将铺层的铺放角度设置为一组，依次循环排列铺放，传统的铺放角度设计技术为公知技术，不做多余赘述。
至此，完成对复合材料风扇叶片铺层的优化设计。
基于与上述方法相同的发明构思，本发明实施例还提供了一种复合材料铺层设计优化系统，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述一种复合材料铺层设计优化方法中任意一项所述方法的步骤。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种复合材料铺层设计优化方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
获取铺层的铺放高度；
根据铺层的铺放高度获取待处理铺层序列，根据待处理铺层序列获取递减均匀性序列；根据递减均匀性序列获取递减均匀性序列中每个数据点的截断数据点集及局部密度；根据递减均匀性序列中每个数据点的截断数据点集及局部密度获取递减均匀性序列中每个数据点的递减均匀性指数；根据递减均匀性序列中每个数据点的递减均匀性指数获取递减均匀性序列的间断数据集合，根据递减均匀性序列的间断数据集合获取待处理铺层序列的子序列；
根据待处理铺层序列的子序列获取仿真铺层序列，根据仿真铺层序列获取仿真铺层序列的最大承受应力及褶皱角度；根据仿真铺层序列的最大承受应力及褶皱角度获取仿真铺层序列的非线性目标函数；利用遗传优化算法基于非线性目标函数获取目标铺层序列，根据目标铺层序列获取铺层设计优化结果；
所述根据铺层的铺放高度获取待处理铺层序列，根据待处理铺层序列获取递减均匀性序列的方法为：将吸力面侧的第一预设参数层的铺层作为吸力面侧铺层，将吸力面侧铺层的所有铺放高度按照数值降序的顺序组成的序列作为吸力面侧的初始铺层序列，将吸力面侧的初始铺层序列的前第二预设参数个数值更新为所述初始铺层序列中的最大值，将初始铺层序列的更新结果作为待处理铺层序列；计算待处理铺层序列中每个数据点数值与下一个数据点数值之间的差值，将所述差值按照时间升序的顺序组成的序列作为待处理铺层序列的差分序列；对待处理铺层序列的差分序列中前第三预设参数个数值进行删除，将待处理铺层序列的差分序列的删除后的结果作为递减均匀性序列；
所述根据递减均匀性序列获取递减均匀性序列中每个数据点的截断数据点集及局部密度的方法为：对于递减均匀性序列中每个数据点，将数据点作为中心数据点，将中心数据点的预设邻域截断距离内的数据点组成的集合作为数据点的截断数据点集；将递减均匀性序列中所有的数据点作为DPC密度峰值聚类算法的输入，将DPC密度峰值聚类算法的输出作为递减均匀性序列中每个数据点的局部密度；
所述根据递减均匀性序列中每个数据点的截断数据点集及局部密度获取递减均匀性序列中每个数据点的递减均匀性指数的方法为：根据递减均匀性序列中每个数据点的截断数据点集及局部密度获取递减均匀性序列中每个数据点的邻域数据稠密度以及递减一致性指数；对于递减均匀性序列中每个数据点，将数据点的邻域数据稠密度与递减一致性指数的乘积作为第一乘积因子，将以自然常数为底数，以数据点的截断数据点集中所有元素的变异系数为指数的负映射结果作为第二乘积因子，将第一乘积因子与第二乘积因子的乘积作为数据点的递减均匀性指数；
所述根据递减均匀性序列中每个数据点的截断数据点集及局部密度获取递减均匀性序列中每个数据点的邻域数据稠密度以及递减一致性指数的方法为：
式中，表示递减均匀性序列中第x个数据点的邻域数据稠密度，/>为以自然常数为底数的指数函数，/>表示预设邻域截断距离的大小，/>表示递减均匀性序列中第x个数据点的截断数据点集中元素的数目，/>表示递减均匀性序列中第x个数据点的局部密度，/>表示递减均匀性序列中第x个数据点的递减一致性指数，/>表示递减均匀性序列中第x个数据点的数值，/>表示递减均匀性序列中第x个数据点的截断数据点集内第b个元素的数值；
所述根据递减均匀性序列中每个数据点的递减均匀性指数获取递减均匀性序列的间断数据集合，根据递减均匀性序列的间断数据集合获取待处理铺层序列的子序列的方法为：将递减均匀性序列中所有数据点的递减均匀性指数按照数值升序的顺序组成的序列作为均匀性排序序列，将均匀性排序序列中前第四预设参数个数据点组成的集合作为间断数据集合；所述间断数据集合中每个数据点的递减均匀性指数代表待处理铺层序列中对应数据点的局部数值递减的均匀性，获取间断数据集合中每个数据点在待处理铺层序列中对应的每个目标数据点，将待处理铺层序列中所述每个目标数据点与下一个数据点之间断开，将待处理铺层序列的断开的结果作为待处理铺层序列的子序列；
所述根据待处理铺层序列的子序列获取仿真铺层序列，根据仿真铺层序列获取仿真铺层序列的最大承受应力及褶皱角度的方法为：将待处理铺层序列的前第五预设参数段子序列中每段子序列作为每段结构层序列，将后第六预设参数段子序列中每段子序列作为每段插入层序列，将所有段插入层序列随机不重复地插入所述待处理铺层序列的前第五预设参数段子序列之间的每个间隔中；获取所有段插入层序列随机不重复地插入后的第七预设参数个子序列排序结果，将每个所述子序列排序结果中所有子序列按照子序列排序顺序合并得到的序列作为每个仿真铺层序列；对于每个仿真铺层序列，利用Fibersim复合材料工程软件对仿真铺层序列的铺层顺序的复合材料风扇叶片分别进行翘曲的仿真计算和铺层褶皱的仿真计算，根据仿真计算的结果分别获取仿真铺层序列的复合材料风扇叶片的最大承受应力及褶皱角度。
2.根据权利要求1所述的一种复合材料铺层设计优化方法，其特征在于，所述根据仿真铺层序列的最大承受应力及褶皱角度获取仿真铺层序列的非线性目标函数的方法为：
式中，表示第i个仿真铺层序列的复合材料风扇叶片的非线性目标函数，/>表示第i个仿真铺层序列的复合材料风扇叶片的发生翘曲的最大承受应力的归一化值，/>表示以自然常数为底数的指数函数，/>表示第i个仿真铺层序列的复合材料风扇叶片的发生褶皱的褶皱角度的归一化值，/>和/>分别表示第i个仿真铺层序列的复合材料风扇叶片的发生翘曲的最大承受应力的归一化值、发生褶皱的褶皱角度的归一化值的权重。
3.根据权利要求1所述的一种复合材料铺层设计优化方法，其特征在于，所述利用遗传优化算法基于非线性目标函数获取目标铺层序列，根据目标铺层序列获取铺层设计优化结果的方法为：
将最大非线性目标函数值对应的仿真铺层序列作为遗传优化算法的输入，以最大承受应力最大和褶皱角度最小为优化目标，将遗传优化算法的输出作为目标铺层序列；
将目标铺层序列中元素的排列顺序作为目标铺层序列的铺层顺序，将目标铺层序列的铺层顺序作为吸力面侧铺层的铺层顺序，将吸力面侧铺层的铺层顺序作为铺层设计优化结果。
4.一种复合材料铺层设计优化系统，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-3任意一项方法的步骤。
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