某储运发射箱满载吊装响应分析

为了研究某大质量火箭弹储运发射箱在吊装过程中的刚强度及振动情况,参考实际工程吊装工况及起吊速度,利用有限元分析软件 ABAQUS 建立了满载吊装动力学有限元模型,仿真出该储运发射箱在满载起吊与吊装稳态两种工况下的响应情况。计算结果表明,在起吊时,火箭弹与箱体对动载响应的差异、及吊点的位置造成了箱体离地时的偏转、振动;通过分析储运发射箱全吊装过程中变形受力情况,提出储运发射箱在吊装过程中应当注意的问题,为储运发射箱的后续改进设计提供了一定依据。     

某轮式自行火炮的平衡轴支架优化设计

为提高轮式自行火炮工作性能和安全系数,针对轮式自行火炮的工况特性,对平衡轴支架进行优化设计.建立轮式自行火炮平衡轴支架的有限元模型,依据平衡轴支架的结构受力特性及技术设计要求,利用ANSYS Workbench中的Design Exploration对其进行优化设计,在满足强度的条件下对支架进行减重优化.优化后的支架质量为45.018 kg,最大等效应力为601.35 MPa,与原支架相比最大等效应力增加并且质量减小20.87%,减重效果显著,降低了生产成本,产生了明显的经济效益.     

某运发箱定向器多目标优化设计研究

为实现空投储运发射箱轻量化、保证空投安全性,对定向器进行多目标优化设计。在有限元参数化模型基础上,结合Isight优化平台建立运发箱定向器冲击动力学多目标优化框架;以复合材料定向器铺层厚度、角度为输入变量,定向器质量、最大位移、药柱最大应力为输出变量,采用最优拉丁超立方设计和径向基神经网络方法建立数学近似模型;采用非劣排序遗传算法及模糊集合理论,得到多目标优化模型的Pareto解集及选优方案,并与原方案进行了对比。结果表明:优化方案实现了储运发射箱的轻量化设计,并提高了空投安全性。     

导弹发射箱结构优化设计

针对国内导弹发射箱质量普遍较大的问题,以某型地空导弹的贮运发射箱为研究对象,探索导弹发射箱结构优化设计的方法。基于结构优化理论和ANSYS优化模块,以发射箱质量为优化目标,以位移、应力和一阶模态为约束条件,对发射箱进行结构优化设计,得到了可行的发射箱结构减重方案。     

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.     

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.     

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.     

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。     

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。     

某特种车驾驶室轻量化设计

在保证特种车驾驶室整体结构力学特性的前提下,省略了一些非承载件,利用有限元软件Hypermesh建立了驾驶室的有限元模型.按照驾驶室实际负荷及弯曲、扭转工况下的边界条件进行加载,利用OptiStrut在弯曲和扭转2种典型工况下对特种车驾驶室进行强度分析,并采用有限元法结合可行方向法对特种车驾驶室进行了轻量化设计.该优化模型以驾驶室的总重量最小为优化目标,以板壳厚度为优化设计变量,以驾驶室结构件的强度值作为约束条件进行优化.最终得到的驾驶室结构在满足强度的前提下,与原结构相比质量减轻约36%,取得了较好的轻量化效果.     

设备舱底板组件结构优化设计

为提高产品的性能,对设备舱底板组件进行静力学仿真.以底板组件的中间板厚和型材壁厚作为设计变量,构建设备舱底板组件3维模型,利用3维设计软件对底板组件结构进行参数化设计,基于轻量化原则,使用有限元分析软件对底板组件进行结构优化,对优化结果进行后处理,设置优化目标的参数与权重,确定最佳设计点.仿真结果表明:与原方案相比,优化后的底板组件质量减少40.94％.     

多层异质复合靶板抗侵彻性能试验及结构优化设计

针对多层异质复合靶板结构优化设计,对10 mm氧化铝陶瓷/10 mm芳纶板/6 mm 616装甲钢、10 mm氧化铝陶瓷/6 mm 616装甲钢/10 mm芳纶板2种结构抗14.5mm穿甲弹穿深(DOP)的性能进行了试验分析,对同工况下弹丸侵彻复合靶板进行了数值模拟。在验证数值模型的基础上,结合配方均匀设计方法,建立了相同面密度下复合靶板结构等效质量防护系数回归模型,分析了各层厚度系数对复合靶板防护性能的影响规律,完成了复合靶板结构的优化设计。结果表明,面密度为9.748 g/cm²的复合靶板,最优结构为6.5 mm氧化铝陶瓷板/1.8 mm芳纶/9.1 mm装甲钢,试验验证了优化设计结果的可靠性。     

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。     

Topology Optimization in Damping Structure Based on ESO

The damping material optimal placement for the structure with damping layer is studied based on evolutionary structural optimization （ESO） to maximize modal loss factors. A mathematical model is constructed with the objective function defined as the maximum of modal loss factors of the structure and design constraints function defined as volume fraction of damping material. The optimal placement is found. Several examples are presented for verification. The results demonstrate that the method based on ESO is effective in solving the topology optimization of the structure with unconstrained damping layer and constrained damping layer. This optimization method suits for free and constrained damping structures.     

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。     

基于iSIGHT卷弧尾翼结构优化设计研究

为使火箭弹卷弧尾翼在特定气动载荷下的结构质量最小,对其进行结构优化设计.在优化中以结构质量最小为目标,以包括尾翼弦长、厚度、前缘后掠角等几何参数为设计变量,强度和变形量为约束,通过集成iSIGHT和MSC.PATRAN/NASTRAN对卷弧尾翼结构进行优化设计,取得了较好的结果,减重效果明显.随后对优化结果进行分析,得到了对优化目标和约束影响较大的设计变量分别是:卷弧的圆心角和翼片厚度.     

某武装侦察机器人武器站大臂的拓扑优化设计

大臂是某武装侦察机器人武器站的主要承力部件与质量来源,为兼顾该结构的可靠性和轻量化要求,通过 HyperMesh与 OptiStruct对其进行了有限元优化设计。运用有限元方法分析了原结构在3种典型射角下,载荷对结构静强度和位移的影响。在此基础上选用密度更小的6061铝合金代替原结构材质45钢建立新的拓扑优化模型,以相对密度为设计变量,以体积最小化为目标函数进行了拓扑优化,得到优化结构。通过与试验样机对比,优化后的方案不仅在满足强度要求的前提下获得了更为合理的结构形式,而且大幅度降低了平台质量,使其便于在战争中轻装携带与快速投送。该设计可为同类型小型作战平台的优化设计提供一定的理论与工程借鉴。     

巡飞弹复合材料弹翼结构减重优化设计

复合材料弹翼是为巡飞弹提供升力的重要结构部件,其减重设计是巡飞弹结构设计中的难点.文中以巡飞弹复合材料弹翼结构为研究对象建立有限元模型,并基于OptiStruct复合材料多级优化的功能,在刚度、强度及复合材料铺层工艺等约束边界条件下,通过对弹翼上下蒙皮和翼梁分级优化,最终使得大展弦比巡飞弹碳纤维复合材料弹翼结构减重达61%.