多工况下某火炮摇架拓扑优化设计

为提高某火炮摇架的结构性能,满足结构的轻量化设计要求,减少研发周期和降低研发成本,对该摇架的结构进行拓扑优化设计。通过选取某火炮摇架承载最恶劣的2个工况,根据摇架的受力情况,基于Hypermesh-OptiStruct软件平台建立其有限元模型,采用变密度方法的拓扑优化技术,对摇架的拓扑优化获得去除低密度材料区域后的几何模型,并对2个工况下得到的几何模型进行布尔和操作以获得最终的优化结果。分析结果表明：经过拓扑优化后,模型质量减轻,刚强度与优化前相比有所提升,能够满足火炮总体的动/静态响应特性要求。     

某型火炮摇架结构拓扑优化设计

以某型火炮摇架为研究对象,基于火炮摇架结构本身特点和承载特性,在力学分析基础上利用有限元法对火炮后坐过程中的摇架动态响应进行了仿真计算和数值模拟,并通过拓扑优化设计理论和方法对摇架结构进行了优化设计.优化后的摇架结构在保证强度的基础上,实现了结构优化和轻量化设计的目的.     

炮塔托架体结构拓扑优化

为满足炮塔托架体轻量化设计要求,基于密度插值的拓扑优化方法,建立了托架体拓扑优化模型,获得了5种典型射击工况下满足结构刚度要求且质量最小的炮塔托架体的最佳拓扑形式,在此基础上建立了托架体模型,对比分析了优化前后托架体在典型工况下的结构响应.仿真结果表明,该方法对于改进传统的托架体设计方法,降低结构质量,提高炮塔的机动性具有重要意义.     

基于正交试验的火炮上架多工况结构优化设计

为提高某大口径火炮上架刚强度,建立了火炮上架和摇架结构3种典型工况的有限元模型,进行静态刚强度分析,找出原上架结构存在的问题。通过正交试验得到各子工况最优权重系数组合,利用拓扑优化方法,寻求最佳材料分布,重新设计上架立板形状,修改上架筋板布局,并运用尺寸优化方法确定上架主要板件的厚度尺寸。优化结果表明,在结构质量减小的情况下,该上架各工况刚强度均有不同程度的提高,整体结构更加合理,实现了火炮发射载荷的更合理传递。     

火箭发射装置回转箱体拓扑优化设计方法研究

为有效减小火箭发射装置质量,提高回转机机动性能,采用基于变密度法的结构拓扑优化技术,对火箭发射装置的回转箱体进行结构优化。文中针对四种典型发射工况,以结构刚度设计要求为约束条件,以质量最小为优化目标,获得了回转箱体的最优拓扑结构。通过对优化后的结构进行分析,结果表明优化后回转箱体质量减小了15.4%,刚强度满足设计要求。该优化方法对于发射装置其它结构的改进具有重要参考价值。     

某火炮上架多工况拓扑优化设计

针对某轻型火炮上架结构,建立了火炮上架结构在3种典型射角工况下的有限元模型,利用层次分析法得到各子工况下基于柔度的权重组合系数,并通过基于折衷规划法的结构拓扑优化方法,在保证上架结构刚强度的前提下,寻找最佳材料分布,得到上架最优拓扑结构,并将优化得到的改进结构和原上架结构进行刚强度分析对比,优化结果验证了该分析方法的有效性。     

某轻型牵引炮摇架结构动态优化设计

某轻型牵引炮样机在实验过程中发现,其摇架结构具有在保证刚强度的前提下进一步进行减重的必要;针对这一问题,建立基于非线性有限元理论的全炮刚柔耦合动力学有限元模型,计算分析得到摇架动态响应;选取摇架的外形尺寸和板厚作为设计参量,对有限元模型参数化,以质量和应变能最小作为设计目标,使用最优拉丁超立方试验设计法构造径向基函数近似模型,运用第二代非劣排序遗传算法对摇架结构进行多目标动态优化,获得 Pareto前沿;优化结果对于摇架结构设计具有工程应用价值,对于一般薄壁结构问题也提供了一种设计思路。     

某火箭炮底架结构的拓扑优化设计

以某发射装置底架为研究对象,在优化软件Hyper Mesh中建立其有限元模型,并确定底架在4个典型工况下的载荷及约束条件。在Optistruct模块下,通过变密度法对底架在4个典型工况下进行两次拓扑优化,达到了轻量化目的。对模型进行了有限元划分,将其简化为2D板壳单元,仍然取4个极限工况对模型进行静力分析,验证底架变形量与最大应力是否均在许用范围之内,实现了对底架的全新结构设计。     

某火箭炮底架优化设计

为了得到结构更合理且质量更小的某型火箭炮底架,以行军和发射状态的底架作为典型工况,利用结构优化方法对底架进行拓扑优化和尺寸优化.通过拓扑优化得到底架结构的最佳材料分布,并以此为参考设计出梁结构形式的底架;通过尺寸优化得到了底架各个梁合理的梁壁厚度.验证结果表明:优化后的底架性能不仅满足刚强度要求,而且质量比原底架减轻了约9%.     

基于改进分层序列的下架多工况减重设计

针对某轻型牵引炮下架的减重设计,建立了火炮下架结构在3种典型射角工况下的有限元模型,通过计算分析可知,下架最大应力及变形较小,减重空间较大。受到传统的分层序列优化方法的启发,提出了改进的分层序列优化方法,以实现下架多工况减重设计。详细阐述了下架在3种工况之间的分层序列方法及各个优化层次之间的约束条件的传递方式,利用拓扑方法,获得最佳材料分布,最终的减重设计效果验证了该方法的有效性。本策略对多工况下工作的架体减重设计具有通用性。     

导弹整体式翼面骨架结构的拓扑优化设计

为提高导弹结构的设计品质,将拓扑优化技术引入到整体式弹翼骨架结构设计中,对某型导弹的弹翼骨架进行优化设计。采用节点载荷等效法构建弹翼骨架的典型受力环境,解决了弹翼待设计区域的单元既参与受力又可能因为优化而被删减的设计矛盾。利用计算机辅助设计（CAD）-计算机辅助工程（CAE）接口技术,将拓扑优化后的CAE模型直接解释成CAD模型并导入CAD软件再设计,提高了拓扑优化技术的实用性。分析比较经验方案和优化方案的弹翼骨架模型的质量、强度、变形、模态等结构特性后发现：在满足结构强度和变形的条件下,优化后的弹翼骨架模型质量相对减少9.39%,并且1阶、2阶弯曲频率和1阶扭转频率得到了提高。该方法是对传统弹翼结构设计方法的补充和改善,具有参考意义。     

一种柔顺缓冲摇架及其导向刚度的计算方法

为了研究新型缓冲技术,提出一种新型的柔顺缓冲摇架及其导向刚度计算方法.以自动武器站缓冲系统的柔顺缓冲摇架为例,应用对称变换法将柔顺缓冲摇架简化为竖杆模型和U杆模型,根据各杆之间的串并联关系反求柔顺缓冲摇架的刚度,可以得到一种计算柔顺缓冲摇架导向刚度的理论方法;运用solidworks自带的simulation插件进行静力学仿真分析;并应用锤击法对柔顺缓冲摇架进行实验测试.对比3种方法所求得的柔顺缓冲摇架的刚度值,可证明柔顺缓冲摇架导向刚度的理论计算方法准确可行,对柔顺缓冲机构的设计具有一定的指导意义,并为柔顺缓冲机构在缓冲领域的应用奠定了一定的基础.     

基于非线性力学的RS232 串口外壳结构拓扑优化分析

为解决RS232 外壳结构设计不合理的问题,对基于非线性力学的RS232 串口外壳结构拓扑进行优化分析。 根据接口外壳本身结构的组合关系,构建非均匀密度函数的六参数伊万模型,采用拓扑优化数学模型对各向同性材 料进行删除判据,通过对非线性有限元分析,得出一种渐进的结构优化方法。结果表明：该方法实现了材料的合理 分配,达到材料性能最优化使用的目的。     

多工况载荷下动力舱支架结构拓扑优化设计

为了将拓扑优化方法引入某动力舱支架结构的优化设计,采用基于变密度方法的结构拓扑优化技术,以最小化结构静力和频率特性合成柔度指数为目标函数,以保留体积比为约束条件,进行了支架结构的拓扑优化设计,并对优化前、后支架结构的刚强度及模态振型进行了对比与分析,结果表明优化以后动力舱支架的静、动态特性均得到了较大幅度的改善,最大应力由954MPa降低为207MPa,1阶固有频率由48.5 Hz提高到141 Hz,说明采用拓扑优化技术进行动力舱支架结构的优化设计是一种行之有效的方法。     

车载多管火箭炮发射系统基座的轻量化

针对多管火箭炮发射系统基座的轻量化问题,基于拓扑优化理论及基座的设计要求,建立了基座优化的有限元模型.通过引入惩罚因子和最小成员尺寸避免了优化时数值不稳定的问题,得到了基座的拓扑优化设计结构.进行了刚强度校核和动力学响应分析.结果表明,刚强度满足设计要求,优化后的比刚度裕度得到了提高,质量减小了23%;经分析,优化后的基座对整炮性能响应的影响基本可以忽略.该优化设计方法可为多管火箭炮其他部件的轻量化设计提供参考.     

某两自由度弹药传输机械臂拓扑优化设计

为了对两自由度弹药传输机械臂进行轻量化,并保证轻量化的机械臂仍能满足动静态性能要求,采用拓 扑优化的方法进行优化设计。在RecurDyn 中建立弹药传输机械臂的动力学模型,在Matlab/Simulink 中建立弹药传 输机械臂的联合仿真系统,采用PID 方法对弹药传输机械臂进行位置控制,通过OptiStruct 软件平台建立其左臂和 右臂有限元模型,采用变密度方法的拓扑优化技术对机械臂的左右两臂进行减重。结果表明：该设计是合理的,左 右两臂质量比原模型质量降低36.6%,优化后的模型满足刚强度性能要求。