追击炮炮箍位置优化设计

针对迫击炮炮口扰动问题,通过建立某120 mm迫击炮结构动力学模型,采用有限元法、层次分析法、Kriging模型和遗传算法相结合的方法,进行了迫击炮结构动力学优化.以试验数据为训练样本,建立了基于迫击炮炮箍位置与炮口扰动之间的非线性映射关系.通过构建优化目标函数,利用遗传算法对目标函数进行求解,实现了迫击炮炮口扰动量最小值的优化.研究表明,在多工况下优化后的追击炮炮箍位置,有效减少了炮口扰动,对于研究追击炮炮口扰动问题具有一定的参考意义.     

基于遗传算法的火炮反后坐装置结构多目标优化研究

大口径火炮后坐阻力和炮口扰动是影响火炮射击精度的关键因素,为了减小后坐阻力峰值和炮口扰动,基于刚柔耦合动力学理论,建立了某型火炮刚柔耦合系统动力学模型。从反后坐装置结构和总体结构的角度出发,利用ADAMS底层开发模块,结合小生境遗传算法程序建立多目标优化函数,进行火炮反后坐装置结构多目标优化设计。优化后的后坐阻力峰值及炮口扰动明显降低,表明所提出的优化方法合理可行,为火炮总体结构和反后坐装置结构的优化设计提供一定的技术参考。     

影响炮口扰动的火炮总体结构参数灵敏度分析与优化

从减小炮口扰动的角度出发,利用ADAMS软件建立了某火炮发射过程的刚柔耦合模型,考虑了身管、摇架、上架的变形,通过灵敏度分析获得了火炮总体结构参数对炮口扰动的影响强弱;结合灵敏度分析结果,联合小生境遗传算法与ADAMS软件进行了火炮动力学的多目标优化分析,有效降低了炮口扰动,对火炮结构设计和动力学分析具有一定参考价值。     

某轻型火炮结构参数灵敏度分析及稳定性优化

针对某轻型火炮射击精度和稳定性问题,提出了以提高火炮射击稳定性和减少炮口扰动为目标函数的火炮总体结构参数优化设计问题。利用ADAMS软件建立了火炮发射动力学模型及参数优化模型,并利用ISIGHT软件采用遗传算法进行了优化求解。优化结果表明,优化后火炮系统的射击稳定性得到了很大提高,同时,也验证了优化模型的正确性和优化算法的可靠性。     

影响弹丸起始扰动的火炮结构参数灵敏度分析与优化研究

弹丸起始扰动对火炮射击精度有重要影响,为了减小弹丸起始扰动,建立了某大口径轻型牵引炮弹炮耦合全炮动力学参数化有限元模型,由弹丸出炮口时刻弹丸的角位移、角速度表征弹丸起始扰动,构建优化目标函数,对火炮结构参数的影响程度进行灵敏度分析;同时利用径向基神经网络近似模型方法对弹丸起始扰动进行优化研究。结果表明,摇架臂板厚对弹丸起始扰动影响显著,优化后弹丸出炮口时刻弹丸角位移和角速度均明显减小。该结果可为火炮结构设计提供理论依据。     

某大口径火炮身管膛线结构优化设计

以某大口径火炮为研究对象,运用有限元仿真技术,通过Python语言对弹炮耦合有限元模型进行二次开发,建立弹炮耦合参数化有限元模型。在弹炮耦合参数化有限元模型的基础上,以膛线结构参数为设计变量,以炮口扰动和导转侧受力最小为优化目标构建目标函数,借助最优拉丁超立方试验设计建立样本空间,构造响应面多项式函数近似模型,利用NSGA-Ⅱ型遗传算法对膛线结构进行多目标优化,通过对比分析对优化结果进行验证。优化结果表明,优化后的膛线结构使导转侧受力和弹丸起始扰动分别减小了25.8%和28.8%.     

火炮多柔体动力学结构优化研究

针对现有动力学优化方法很难对多体系统中的柔性体进行结构优化的问题,提出结合多学科代理模型法和改进的非支配排序遗传算法的多柔体动力学优化方法。以火炮炮口振动参数为输出,柔体模态参数和部分火炮总体参数为输入,在已验证的多体刚柔耦合模型的基础上,采用径向基函数-反向传播神经网络建立了具有良好泛化能力和预测精度的代理模型。利用改进的非支配排序遗传算法对各炮口振动参数进行动力学优化,采用max-min准则从优化得到的Pareto最优解集中优选出一个较为兼顾各优化目标的解,与原模型结果对比,优化效果明显。该方法能用于火炮多柔体动力学结构优化,也为火炮总体结构设计和相关优化提供了一定的参考。     

基于遗传算法的火炮总体参数动力学优化

为提高火炮射击精度,寻找最佳的总体参数,本文利用小生境遗传算法,实现了与ADAMS软件联合进行火炮总体参数动力学优化设计。结合某火炮,对上述方法进行了计算,计算结果表明：优化后的炮口扰动值比优化前明显降低;小生境遗传算法一次可以搜索出多个有效方案,给火炮总体布置带来更大灵活性。     

基于随机规划的火炮膛内发射性能不确定性优化

为了研究大口径火炮膛内发射性能的不确定性优化问题,编制了内弹道程序并嵌入ABAQUS有限元软件进行二次开发,构建了膛内发射动力学模型。综合考虑火炮内膛结构参数、弹丸结构参数与发射装药参数等不确定性因素,通过分布参数模拟其随机特性,利用BP神经网络建立了膛内发射动力学模型的代理模型。基于蒙特卡洛模拟得到不确定约束函数的概率分布,以内弹道性能指标构建概率约束函数,以起始扰动的均值与标准差构建不确定目标函数,建立膛内发射性能的随机不确定性优化模型。运用多目标遗传算法进行优化求解,获得了该问题的最优解与不确定参数的合理区间,证明了该方法的有效性。     

动力偶臂对多功能火炮直射时炮口扰动的影响分析

以某多功能火炮为研究对象,研究火炮直射时动力偶臂的大小对炮口扰动的影响。建立多功能火炮动力学模型,根据实际情况简化模型。运用完全柔性体理论建立身管、摇架和前后铜衬套的柔性体模型,基于刚柔耦合动力学理论建立多功能火炮刚柔耦合动力学模型。对模型进行仿真计算,运用加权与归一法构建炮口扰动的目标函数,通过对比分析,得到多功能火炮动力偶臂对火炮直射时炮口扰动的影响。结果表明,对动力偶臂优化可以明显降低炮口扰动大小,研究结果为多功能火炮动力偶臂的优化提供了理论依据。     

基于Kriging模型的武器站炮口扰动优化

炮口扰动是影响顶置武器站射击精度的重要因素。为研究抑制炮口扰动的技术途径,基于有限元理论建立顶置武器站刚柔耦合动力学模型,并通过射击精度试验验证了该模型的准确性。以炮口扰动综合函数为优化目标,构建顶置武器站炮口扰动优化设计模型,应用Kriging序列优化算法实现优化问题的求解。仿真结果表明,考虑部件柔性变形的有限元模型符合真实系统的振动特性,Kriging序列优化算法能够快速有效地用于武器站炮口扰动优化问题的求解。寻优得到的全局最优解,能使顶置武器站炮口扰动得到有效抑制。     

自行火炮总体结构参数的优化设计研究

针对提高自行火包的射击精度，本文提出了以减少炮口起始扰动为目标函数的自行火包总体结构参数的优化设计问题，建立了自行火炮发射动力学模型及参数优化模型。并采用伴随变量法和拓广的状态空间梯度投影法对优化问题进行了求解。计算结果令人满意。     

复合材料座钣动态响应分析及结构优化

为研究迫击炮座钣轻量化问题,提出了一种碳纤维复合材料座钣设计方案。采用碳纤维增强树脂基复合材料作为座钣主体,以大变形分散吸收后坐能量; 采用钛合金驻臼和边角承受后坐力,防止局部冲击损坏。基于三维Hashin准则开发了VUMAT材料子程序,模拟复合材料的失效行为。建立了复合材料座钣与土壤耦合的全炮非线性动态有限元模型,通过仿真计算获得了座钣最大应力和最大位移,分析了不同土壤类型对炮口扰动的影响。通过最优拉丁超立方试验设计,建立了座钣5层BP神经网络代理模型和多目标优化模型; 利用BP神经网络与带精英策略的非支配排序遗传算法对座钣进行了多目标优化设计。优化后炮口扰动显著降低,座钣质量比初始设计减少了11.38%。     

基于果蝇算法优化广义回归神经网络的机枪枪管初速衰减建模与预测

机枪枪管初速衰减预测是一个复杂的非线性问题。广义回归神经网络方法被广泛应用于非线性问题的建模,但其平滑因子取值对神经网络的预测性能有较大影响。采用果蝇算法对广义回归神经网络的参数进行优化选取,提出了基于果蝇算法优化广义回归神经网络的机枪枪管初速衰减建模方法。基于机枪枪管初速衰减试验数据,建立在不同使用环境下随着累计射弹量的增加,以初速降为特征量的机枪枪管初速衰减预测模型,预测结果与试验结果基本一致,证实了所提方法的可行性。通过与未经优化的广义回归神经网络方法和反向传播神经网络方法建立的预测模型进行比较,其性能明显优于另外两种方法,验证了基于果蝇算法优化的广义回归神经网络方法在建立机枪枪管初速衰减模型中的有效性。     

后坐体结构参量对弹丸起始扰动的影响

建立轻型火炮弹炮耦合有限元动力学模型,采用控制单一变量变化的方法,研究后坐体质量、质心位置、动力偶臂变化对弹丸起始扰动的影响.通过动力学计算,减小炮口制退器质量和动力偶臂以及保证后坐体质心位于前后支点之间对降低弹丸起始扰动是有利的,为轻型火炮后坐体结构参量合理匹配提供参考.     

某自行火炮总体结构参数灵敏度分析与优化

为了有效地降低某轮式自行火炮高低炮口扰动，对武器系统的总体结构参数优化进行了初步研究。建立了考虑炮身弹性变形、自动机主要构件的运动和碰撞等复杂因素的全炮动力学模型。根据某火炮的结构组成和发射原理，把武器系统简化成由身管、供弹臂、弹丸、摇架、炮塔、底盘等24个物体组成的多体系统。在对影响炮口垂直扰动的主要参数进行灵敏度分析的基础上，利用随机方向优化算法对武器系统的总体结构参数进行了优化。优化效果明显，为武器系统的总体设计和结构设计提供了理论依据。     

自行高炮行进间射击炮口响应特性研究

为研究自行高炮行进间射击时的炮口响应特性,基于多体系统动力学、车辆地面力学、火炮发射动力学建立了自行高炮行进间发射动力学模型,运用谐波叠加法,对典型的自行高炮行驶路面进行重构。通过数值计算获得了不同行驶和射击工况下的炮口响应,分析了行驶速度、路面等级、射击载荷、射角等因素对自行高炮的炮口响应的影响。考虑了自行高炮结构非线性因素,运用有限元方法和接触碰撞理论,将柔性身管模型和滚珠座圈大规模接触碰撞模型应用于模型中。计算结果表明,随着行驶速度和路面等级的提高,炮口动态响应增大,行进间不同射击工况下,炮口响应情况有较大差异。研究结果为掌握自行高炮行进间射击炮口扰动规律提供了参考依据。