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.     

球头销橡胶防尘罩改进设计

针对某车辆球头销运动过程中,橡胶防尘罩出现因干涉造成的过早破损失效的问题,应用有限元分析软件Abaqus建立防尘罩的有限元模型,对球头销摆动过程中橡胶防尘罩的大变形进行仿真分析,以防尘罩变形后的最终构形与其周围部件之间的间隙为优化目标,以变形过程中最大Mises应力为约束,通过改变防尘罩静态构形参数,获得合理的间隙值,解决了干涉问题,确保防尘罩的使用寿命满足设计需求.试验结果与仿真分析结果一致,表明改进措施和有限元分析方法正确可行     

基于 G-MPSP 算法的非线性制导律研究

针对带有末端多约束的非线性制导问题,运用通用模型预测静态规划（ G-MPSP）算法设计了一种快速求解连续时间系统具有终端落角约束的非线性最优制导律。该算法通过向后迭代求解小维数权矩阵微分方程对控制量进行更新,将动态优化问题转化为静态优化问题,计算效率得以提高。考虑目标以不同的方式机动,仿真结果表明,末端位移偏差小于1.0 m,末端角度约束偏差可控制在0.1°范围内,该制导律能够满足脱靶量和末端角度双重要求,法向过载在整个制导过程中变化平缓。     

某发射装置结构力学特性分析及优化设计

以某发射装置为研究对象,为减轻发射装置的重量、方便拆装并改善其静动态性能,对发射装置进行拓扑优化,以得到更优的发射装置结构。在对装置进行受力分析的基础上计算出其工作时的受力大小,利用SIMP插值方法建立了拓扑优化数学模型,使用solidThinking Inspire软件对发射装置分别进行以静态刚度最大和以静态刚度、动态平均频率最大为目标的多目标拓扑优化,得到发射装置拓扑优化结果。结合实际情况,在Pro/E软件中重构发射装置三维模型,将模型导入ANSYS分析其应力和模态。经过检验,新的发射装置与原来的相比重量减轻了近一半,其静动态性能更优,说明优化结果合理。     

火箭弹推力方案的优化设计

提出了一种基于Matlab/Simulink和iSIGHT软件平台,以火箭弹规定的射程为约束,以火箭弹飞行过程中的最大马赫数最小为优化目标的火箭弹推力方案优化设计方法.在Matlab/Simulink软件下建立火箭弹飞行的六自由度弹道仿真模型,推力模型依所选推力方案而变化,利用iSIGHT软件的优化功能充分挖掘每一种推力方案的潜能.经过大量的优化计算,可以得到每一种推力方案下的最优结果.文中还对每一种推力方案下所需要的火箭发动机总冲进行了分析.     

软件运行时验证加速中的多目标约束模型研究

由于复杂性质的运行时验证中常产生高额时间开销,影响了该技术在系统部署后的应用;减小验证开销提高验证效率已成为亟待解决的难点问题;通过识别运行时验证优化过程中多目标约束间的内在依赖关系,定义并构建了可加速监控器的判定方程,作为验证加速中的多目标约束模型;实验表明：该模型的求解结果能够用来判定可加速监控器,为实施软件运行时验证加速提供量化依据。     

基于目标压力分布优化的翼型反设计方法研究

针对翼型反设计方法中目标压力分布难以给定的问题,进行了反设计方法与优化方法相结合的研究,建立了翼型反设计方法中定义目标压力分布的遗传优化模型。首先提出翼型表面压力分布参数化方法．对其进行有约束优化．获得目标压力分布,并与基于Takanashi余量修正原理的翼型反设计方法相结合,进行翼型反设计。设计结果表明这种方法是可行的。     

四面体有限元网格的非线性优化

有限元网格优化主要有2个途径,拓朴优化（连接变换）、光顺,讨论重点集中于第二种方法;给出了单元质量函数,定义一个离散型单元优化目标函数,运用非线性约束的最速下降法对优化空间中的单元参数进行优化;为了保证网格拓扑结构,给出了优化网格有效性检验.     

复合阻尼结构减振参量的有限元仿真计算及优化分析

针对由约束阻尼结构和离散型阻尼器组成的复合阻尼结构,建立了有限元仿真模型,利用大型有限元程序NASTRAN对其进行了复特征值分析.与实验结果比较表明,所建立的有限元模型能较好地分析计算结构在不同方向上的减振特性.基于提出的有限元仿真模型,分别对复合阻尼结构的约束阻尼结构和离散型阻尼器进行了优化分析,得到具有更佳减振效果的复合阻尼结构.     

软件运行时验证加速中的多目标约束模型研究

通过监控程序运行检验软件运行是否满足给定性质的轻量级验证中常产生高额的时间开销,阻碍了该技术部署后在系统中的应用。如何减小验证开销、提高验证效率,已成为亟待解决的难点问题;通过识别运行时验证优化过程中多目标约束间的内在依赖关系,定义并构建了可加速监控器的判定方程,作为验证加速的多目标约束模型。实验表明：该模型的求解结果能够用来判定哪些是可加速监控器,为实施软件运行时验证的加速提供量化依据。     

轻量化机枪的动态稳定性分析

轻量化机枪的动态稳定性分析,首先建立其理论分析模型.并针对某型机枪,采用空间梁单元模型,运用频率灵敏度分析方法.以单元宽、高度等状态变量为约束,枪架重量最小为目标函数.通过对其结构参数优化,使其射击频率与结构固有振动频率匹配更加合理,实现其射击的动态稳定性.     

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。     

随机空间梁板结构系统静强度可靠性分析

基于结构系统静强度可靠性分析理论和随机有限元方法,针对随机空间梁板结构系统进行了可靠性分析,给出了安全余量及其对各变量敏度的显性表达式,这样便于计算各安全余量之间的相关性、提高计算精度、改善空间梁板结构系统可靠性的计算方法。最后结合算例说明该方法的应用,算例表明该方法可行,有效。     

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％.     

迫击炮座钣－土壤耦合发射动力学分析研究

为研究某型迫击炮座钣在密实中硬土上发射过程中的结构强度问题,基于非线性有限元理论,建立了该迫击炮座钣与土壤耦合力学有限元模型,该模型考虑了土体本构模型、结构－土壤接触非线性关系;以静力学分析和动力学分析,得到座钣的应力分布规律以及座钣关键部位的动应力变化曲线;通过对比表明：相同条件下的两种加载方式,座钣的最大应力的位置基本一致,静力学分析的结果比动力学分析的结果大9％左右。计算与对比结果为对迫击炮座钣结构进一步优化提供参考依据。     

裂纹梁的线弹簧模型

建立了一般有限长裂纹的线弹簧模型 ，给出了模型的理论解释，该模型使裂纹梁的分析转化为一维问题，从而使分析大为简化。本对三点弯曲裂纹梁给出了静态和动态怕裂的数值结果，结果表明模型具有足够的精度。     

大展弦比复合材料机翼结构优化设计剪裁

结构优化设计剪裁是减轻结构质量、提高设计品质和产品竞争力的重要手段。以某无人机复合材料机翼为例,采用复合材料结构优化设计系统COMPASS进行满应力设计,给出满足结构静强度约束条件(应力、应变)的结构件总体尺寸分布;在初步设计尺寸基础上,进行以结构质量最小为目标,以复合材料铺层厚度、铺层角度为设计变量的数学规划法优化设计,最终确定满足翼尖变形、自振频率、颤振速度、操纵效率等约束条件的结构件尺寸分布。结果表明,通过复合材料结构优化设计剪裁实现了对大展弦比复合材料机翼结构的静力、动力和气动弹性综合优化设计,有效缩短研制周期,提高了结构效率。     

舰炮身管的抗振性能优化研究

以舰炮连续射击时的射击精度为背景,针对舰炮身管抗振性能优化问题进行了研究。基于舰炮身管的实际模型,建立了3段梁结构简化模型,进而建立并推导了舰炮身管刚度优化数学模型。通过灵敏度分析方法,得到了舰炮身管刚度与质量的灵敏度分析图谱,从而确定了优化参数。利用ANSYS软件平台完成了舰炮身管抗振性能的多目标优化,得到了舰炮身管优化的最优解。将优化后舰炮身管模型与实际舰炮身管模型进行对比,对比结果表明:改变舰炮身管的有效设计变量,可使其动态性能得到改善;舰炮身管经过抗振性能优化后,1阶固有频率提高17. 99%,质量降低6. 12%,达到了优化目的。     

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。     

多工况下某火炮摇架拓扑优化设计

选取了某火炮摇架承载最恶劣的两个工况,采用基于变密度方法的结构拓扑优化技术,以摇架多工况刚度最大化为优化目标,以体积比为约束条件,通过优化得到了设计区域的密度云图,去除低密度区域后得到了摇架的拓扑结构模型,再对两个工况下得到的几何模型进行布尔求和操作以获得最终的优化结果。经过有限元分析,拓扑优化后的模型刚强度与优化前相比略有提升,质量有所下降,证明了该拓扑优化设计是合理的。