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LP2SS: Efficient conversion of lamination parameters into stacking sequences using fast Fourier transforms and branch & bound

Manikandan, Rakshith und Peeters, D.M.J. und van Campen, J.M.J.F. und Dähne, Sascha und Zerbst, David und Hühne, Christian (2025) LP2SS: Efficient conversion of lamination parameters into stacking sequences using fast Fourier transforms and branch & bound. Composite Structures, 378, Seite 119939. Elsevier. doi: 10.1016/j.compstruct.2025.119939. ISSN 0263-8223.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
5MB

Offizielle URL: https://dx.doi.org/10.1016/j.compstruct.2025.119939

Kurzfassung

Fibre-reinforced laminated composites are constructed layer-by-layer, enabling ease of directional stiffness tailoring. Their vast design space is typically explored using two-steps. First, the optimum stiffness for given loads is conceptualised using continuous optimisation of lamination parameters (LPs). Then, discrete optimisation determines a fibre stacking sequence (SS) that closely matches these LPs. While fibre angles are conventionally limited to 45°multiples, finer increments (e.g., 15°) can enable lighter structures. However, existing SS design methods do not scale well with this increased problem dimensionality. To overcome this challenge, we propose LP2SS, a novel methodology utilising fast Fourier transforms (FFT) and a branch-and-bound optimiser. By treating LPs as a signal, FFTs identify the number of fibre layers oriented at different angles, akin to estimating the magnitude of different frequencies within a signal. This fibre angle distribution guides the branch-and-bound optimiser, enabling efficient SS design with accurate LP matching, while satisfying empirical design rules. The ingenious use of FFTs is key to LP2SS’s performance, achieving solutions within tenths of a second, compared to minutes required by state-of-the-art methods. Validated on established benchmarks and a newly proposed comprehensive test set, LP2SS marks a significant advancement in the optimal design of large-scale laminated composite structures.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/221420/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:LP2SS: Efficient conversion of lamination parameters into stacking sequences using fast Fourier transforms and branch & bound
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Manikandan, Rakshithrakshith.manikandan (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1448-7801200449784
Peeters, D.M.J.NICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0001-7388-8424NICHT SPEZIFIZIERT
van Campen, J.M.J.F.NICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0003-4939-4066NICHT SPEZIFIZIERT
Dähne, SaschaSascha.Daehne (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3497-3225200449785
Zerbst, Daviddavid.zerbst (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9988-9166NICHT SPEZIFIZIERT
Hühne, ChristianChristian.Huehne (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2218-1223200449786
Datum:13 Dezember 2025
Erschienen in:Composite Structures
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:378
DOI:10.1016/j.compstruct.2025.119939
Seitenbereich:Seite 119939
Verlag:Elsevier
ISSN:0263-8223
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Composite design; Lamination parameters; Stacking sequence; Fast Fourier transform; Branch and bound
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Institute & Einrichtungen:Institut für Systemleichtbau > Funktionsleichtbau
Hinterlegt von: Manikandan, Rakshith
Hinterlegt am:22 Dez 2025 07:58
Letzte Änderung:22 Dez 2025 07:58

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