基于ANSYS Workbench的某定位平台基座的拓扑优化设计

为满足基座使用需求的前提下尽可能减轻其质量,使用三维设计软件Pro/E与有限元分析软件ANSYS Workbench对结构进行拓扑优化设计。基于拓扑优化的优点,以某型定位平台的基座为研究对象,在Pro/E软件中建立其三维模型,利用ANSYS Workbench强大的有限元分析功能,结合基座的工程使用条件,进行了结构拓扑优化设计,并对优化前后的基座动静态特性进行对比分析。分析结果表明：优化后基座的静刚度与固有频率得到有效提高,并减轻了约10%的质量,拓扑优化设计的结果对生产实践具有良好的理论指导意义。     

基于ANSYS Workbench 的某定位平台基座的拓扑优化设计

为了在满足基座使用需求的前提下尽可能减轻其质量,使用三维设计软件Pro/E与有限元分析软件ANSYS Workbench对结构进行拓扑优化设计。基于拓扑优化的优点,以某型定位平台的基座为研究对象,在Pro/E软件中建立其三维模型,利用ANSYS Workbench强大的有限元分析功能,结合基座的工程使用条件,进行结构拓扑优化设计,并对优化前后的基座动静态特性进行对比分析。分析结果表明：优化后基座的静刚度与固有频率得到有效提高,并减轻了约10%的质量,拓扑优化设计的结果对生产实践具有良好的理论指导意义。     

某火炮上架结构拓扑优化设计

为了有效地减轻火炮质量,对某火炮上架进行了结构优化设计.运用有限元分析和结构拓扑优化设计相结合的方法,依据火炮发射时上架的结构受力特性及其技术设计要求,建立了优化数学模型;利用OptiStruct软件对上架进行了结构拓扑优化.根据优化结果设计的上架结构,质量减小12.17%,刚强度性能满足设计要求.该方法可用于指导火炮其它部件的结构优化设计和轻量化设计.     

多管火箭炮射序优化

针对多管火箭武器的射击顺序会对其动态性能造成影响的情况,对多管火箭炮发射顺序的优化问题进行探究.把某火箭炮的发射动力学集成在多学科优化设计软件Isight中,采用Isight软件中自带的多岛遗传算法(MIGA),以火箭弹起始扰动的中间偏差最小作为优化目标对多管火箭武器的射击顺序进行优化分析,计算结果验证了射序优化的可行性.研究结果表明:多岛遗传算法对于求解非凸的、高度非线性问题是一种较好的优化方法.该方法可以为同类型火箭武器射序优化提供参考和依据.     

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%.     

基于有限元的某多管火箭炮模态分析

为掌握某多管火箭炮的发射动力学特性,文中利用CAD软件Pro/E建立某多管火箭炮的简化实体模型,然后将其导入ANSYS有限元软件建立有限元模型并计算,得到了详细的模态固有频率和振型,为某多管火箭炮的振动特性分析和结构动力特性的优化设计提供了依据。     

基于碰撞作用的箱式火箭炮动力学仿真

多管火箭炮机动性强、制造成本低，是一种有效的近程压制武器。而精确开展该类火箭炮虚拟样机建模与动力学特性分析的关键是处理弹管碰撞问题。文中通过合理地施加运动约束和激励载荷。建立了包括火箭弹管内运动碰撞模型的全炮动力学模型，通过仿真计算得到了火箭炮的动力响应及其规律，为火箭炮结构优化设计和初始扰动计算做准备，具有一定的理论意义和实用价值。     

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.     

基于Lanczos模态分析及密集度分析的发射装置轻量化研究

针对某型号多管火箭发射装置轻量化设计,采用有限元法建立其刚柔耦合动力学模型,对轻量化前后的模态响应特性及其火箭弹发射密集度进行对比分析,验证了此轻量化设计的可行性。首先,对Lanczos迭代法在经典的特征值问题中进行了推导求解; 其次,建立了某复合材料定向管的有限元模型,计算结果与此定向管样机模态试验结果进行对比分析,结果表明基于Lanczos迭代法的有限元模型求解模态是正确的; 最后,根据轻量化设计要求,建立了2种材料火箭炮发射装置的整车有限元模型,采用Lanczos迭代法计算其模态特性,根据模态特性选择合理的射击间隔,并通过对比轻量化前后此发射装置火箭弹的射击密集度,验证了此轻量化设计的可行性。     

某迫击炮座钣拓扑优化设计

新的战场需求对迫击炮轻量化设计提出了要求,根据迫击炮座钣的受力情况,基于Hypermesh-OptiStruct软件平台建立有限元模型,通过对迫击炮座钣的拓扑优化完成改进设计,并利用AWE有限元软件对优化后模型进行刚强度分析,通过分析证明优化方案的合理性;拓扑优化后,座钣质量减少15.6％;该方法对迫击炮改进设计具有一定的参考价值。     

基于HyperWorks的某迫击炮座钣结构优化

为了在保证可靠刚度和强度的基础上减轻某迫击炮座钣的质量,对其进行结构优化和轻量化设计。通过HyperWorks有限元软件对迫击炮座钣安装在土壤工况下的刚度和强度进行仿真计算,采用寻找主要受力路径并修改应力集中区域结构的方法,对座钣进行了结构拓扑优化,改进了座钣结构。在此基础上,对座钣的主钣和驻臼进行了尺寸优化,对优化前后的座钣强度、位移和质量进行了对比,结果表明,优化后的座钣不仅减轻了质量,还提高了强度。     

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。     

多管火箭炮定向管的多目标优化及多属性决策研究

针对某多管火箭炮(MRLS)复合材料定向管的结构设计指标,根据有限元分析方法和优化设计方法,以复合材料定向管的复合铺层厚度、铺层角度及定向管中定位部的位置为优化设计变量,定义定向管固有频率和定向管质量为优化目标,结合有限元数值计算结果,采用改进非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ),建立了复合材料定向管的多目标优化模型。通过优化求解,得到帕雷托(Pareto)最优解,并由这些Pareto最优解构成决策矩阵,利用客观赋权的信息熵法计算各属性的权值,并运用逼近理想解的排序方法(TOPSIS)进行了多属性决策研究(MADM),对Pareto最优解作了排序。引入比刚度结构效能对比分析优化前后的定向管性能,表明对定向管的优化设计是有效的。     

基于多体动力学的发射装置托架拓扑优化设计

为了更好地实现某型导弹发射装置托架轻量化,结合多体动力学并基于SIMP法的拓扑优化理论,运用OptiStruct平台对托架进行拓扑优化设计。根据导弹发射精度要求,建立了优化约束条件,得到了典型射击工况下托架的最佳材料分布和传力路径。考虑工程应用实际情况,得到了托架优化模型。参考比刚度结构效能,建立了结构刚度评价标准,对优化前后托架模态、发射动态响应以及导弹初始扰动等进行了对比分析。结果表明:与初始模型相比,优化后的托架比刚度效能增加了27.8%,质量减小了28.6%; 该方法提高了托架一阶模态频率,降低了托架与发射筒的共振效应对导弹初始精度的影响。     

基于拓扑优化技术的军用头盔内胆结构三维打印

针对目前军用头盔的轻量化设计问题,提出基于拓扑优化技术的军用头盔内胆轻量化设计方法。利用三维（3D）打印在成型复杂异形结构时的优势,建立具有计算机建模、数值模拟、3D打印以及工程验证的军用头盔内胆结构轻量化设计流程。根据有限元分析法,提出一种基于结构势能最小的拓扑优化算法。设计流程主要包括：通过计算机辅助设计软件对设计对象进行3D建模;使用计算机辅助分析软件HyperWorks中的HyperMesh建立有限元模型;通过HyperWorks中的OptiStruct进行拓扑优化设计,查看拓扑优化模型的位移结果,确定设计结构是否满足约束条件。为满足头盔所必须具有的吸能防撞功能需求,在拓扑优化后的头盔内胆基础上,在其侧面加载蜂窝式吸能结构。使用结构优化设计软件solidThinking Inspire对带有蜂窝式结构的头盔内胆结构进行数值分析验证,模拟真实的头盔佩戴工况,优化前后的von Mises最大等效应力近似一致。对实验模型进行工程受力验证,对比优化前后军用头盔内胆的承受载荷能力。实验结果表明：在满足一定的约束条件和功能需求的情况下,拓扑优化结构可达到轻量化设计的目的,减重效果可达到17.14%,最大承受力达到原始结构的93.72%;同时3D打印技术结合数值模拟可以缩短研发周期,提高制造效率。     

某火炮上架结构改进设计

为解决某火炮上架刚度较差问题,利用基于传力路径下的结构优化设计方法,进行了上架改进设计。通过有限元静态刚强度计算,分析了原上架设计中的薄弱环节。运用拓扑优化方法找到结构的主传力路径,寻求最佳材料分布,修改了上架筋板布局。采用尺寸优化方法进行详细设计,确定了上架主要板件的厚度尺寸。对改进前后上架结构的刚强度进行了对比和分析,结果表明改进设计的上架刚度有较大幅度提高,最大位移减小了32.7%,左右耳轴室中心变位差减小了52.1%,且最大应力降低20.0%,而结构质量仅增加了1.9 kg,达到了改进设计目标。     

模拟后坐实验炮支撑架优化设计与分析

以某实验炮支撑架为研究对象,采用HyperMesh软件建立了该支撑架的有限元模型,对其静态刚强度的计算结果表明该结构有优化余量;应用变密度法对支撑架进行结构拓扑优化,并对优化结构进行有限元分析;通过对比优化前后的计算结果可以看出经过优化设计的支撑架减轻了重量,材料分布更加合理,且刚度和强度均满足设计要求;模拟实验结果表明:优化设计的支撑架满足实验要求,对类似结构的优化设计具有一定的参考价值。