基于遗传算法的某防护结构优化设计

为提高某防护型驾驶室底部类V形防护结构对爆炸冲击波的防护性能,利用尺寸优化和形状优化相结合的设计方法,进行了防护结构的优化设计.首先通过拉丁超立方试验设计建立了中心防护板最大位移和模型总质量的高精度响应面.再综合考虑板件厚度和边界形状的变化范围以及安全性和轻量化要求,运用遗传算法对建立的响应面进行了求解计算,得到了一组最优值.结果表明优化后防护结构的防护性能得到了显著提升,为更多防护结构的设计提供了参考依据.     

空空导弹爆炸冲击波对导弹类目标毁伤数值模拟

为了得到定量装药的爆炸冲击波对目标有效毁伤的临界距离。基于LS/DYNA软件,把导弹类目标简化成一定厚度的圆柱壳体,对定量炸药爆炸冲击波毁伤不同距离处的圆柱壳体进行了三维数值模拟,分析了不同距离处爆炸冲击波对壳体毁伤的作用方式和壳体的响应特征,得出了壳体不同的毁伤程度,得到了一定装药下爆炸冲击波毁伤目标的临界距离,为战斗部设计、毁伤评估及目标防护设计等提供参考。     

基于电子表单的圆柱形壳体结构参数化设计

针对水下航行器研制中存在的设计周期冗长现象,提出了一种结构设计的新思路,以自主式水下航行器(AUV)圆柱段壳体结构优化设计为例,利用电子表单使UG的建模功能与MATLAB科学运算功能得到有效的结合,完成了对壳体结构的优化设计及模型更新,重点说明了如何利用电子表单在MATLAB与UG之间进行数据通信,实现了参数化结构的优化设计。研究结果表明,该方法能极大地缩短结构设计周期,减少由于零件尺寸变化带给工程师设计上的工作量,也使得产品的结构设计系列化成为可能。     

基于抗冲击波响应的新型蜂窝夹层结构多目标优化设计

为提高某军用车辆底部防护结构对爆炸冲击波的防护性能,针对其V型底部结构,提出了一种新型蜂窝夹层结构.以降低质量、受冲击载荷后的变形挠度、加速度、增加铝蜂窝材料吸能为目标响应,设置结构中各部件的厚度、几何形状为设计变量建立多目标优化模型.结合实验设计和方差分析方法对设计变量进行参数筛选并建立优化模型的响应面;通过多目标遗传算法对响应面进行求解,得到了该优化问题的Pareto解集,从而指导该车辆底部结构改进设计;在Pareto解集的基础上使用标准边界交叉法和L2准则得到了一个理想解.仿真结果表明,优化后的新型蜂窝夹层结构较V型底部结构而言,其防护性能有明显改善,并且能大大提高防护车辆的离地间隙,这对抗爆炸结构的工程设计具有一定指导意义,且具有很大的实用价值.     

爆炸分离装置中保护罩安全性能分析

运用冲击动力学理论,对爆炸分离装置中保护罩结构断裂现象进行理论分析;建立爆炸分离过程的物理模型,分析保护罩内侧裂纹产生机理;导出了保护罩壳体安全系数η的解析表达式.同时,根据量纲分析得到相同的结论.并分析了各个参量对保护罩安全性的影响权重.分析表明提高壳体材料的强度极限和失效应变有利于提高保护罩壳体的安全性.     

宇航火工分离装置爆炸分离数值模拟

为了了解火工分离装置结构动态响应特性,借助于非线性有限元程序ANSYS/LS-DYNA中的ALE算法,对宇航线式火工分离装置在条形凝聚态炸药接触爆炸载荷作用下的非线性动态响应过程进行了数值模拟,描述了爆轰物质的流动以及金属圆柱壳的破口形状、塑性区域随时间增加的变化情况,得出了冲击加速度与爆炸中心距离为近似线性关系.结果表明ALE算法能很好地模拟宇航线式火工分离装置爆炸分离时流体与固体相互耦合的问题,并预测材料在爆轰波冲击下的非线性动态响应.     

水下航行器壳体结构多目标优化设计研究

针对大深度水下航行器壳体结构多目标优化问题,提出一种基于自适应响应面的多目标优化方法。该方法利用实验设计得到初始点,利用响应面构造近似模型,初次优化得到Pareto解集。引入一种空间采点法,均匀得到Pareto解样点,使用高精度有限元分析技术校核后补充到初始样本集,通过一种渐近全局策略使近似模型最终满足精度。利用灰色关联分析法处理Pareto解集。结合水下航行器壳体结构实际情况,提出一种多级标度赋权法,在获得各目标权重后从Pareto解集中挑选出满意解,优化后与传统经验公式结果相比,在满足近似精度的前提下,总体性能有了一定提高。     

深水爆炸下凸型加筋锥柱壳结构的破坏模式

水深是深潜装备在水中爆炸时结构动态响应的重要影响因素,深水爆炸条件下深潜装备结构的动态响应是深潜装备防护设计的重要基础.以典型深潜装备的防护需求为背景,研究加筋锥柱凸结构在深水爆炸载荷下的破坏模式.进行500 m水深范围内加筋锥柱凸结构的爆炸实验,并利用ABAQUS数值仿真方法得到了多种工况下结构的动态响应过程.根据结...     

基于响应面法的某火箭炮结构参数优化

为提高火箭炮的射击密集度和射击稳定性,对基于响应面法的某火箭炮结构参数进行优化。引入响应面法,建立以弹管间隙、发射时间间隔以及闭锁力为设计参数,高低、水平方向的中间偏差为多重响应目标的响应面近似模型。模拟设计参数与响应目标强非线性关系,对近似模型进行回归检验,确定近似模型的可行性。利用建立的近似模型结合满意度函数法优化高低、水平方向的中间偏差,使其综合最优。结果表明：该方法能大大缩短仿真优化时间,且误差非常小,能达到提高射击密集度的目的。     

基于响应面法的某火箭炮结构参数优化

为提高火箭炮的射击密集度和射击稳定性，对基于响应面法的某火箭炮结构参数进行优化。引入响应面法，建立以弹管间隙、发射时间间隔以及闭锁力为设计参数，高低、水平方向的中间偏差为多重响应目标的响应面近似模型。模拟设计参数与响应目标强非线性关系，对近似模型进行回归检验，确定近似模型的可行性。利用建立的近似模型结合满意度函数法优化高低、水平方向的中间偏差，使其综合最优。结果表明，该方法能大大缩短仿真优化时间，且误差非常小，能达到提高射击密集度的目的。     

纵桁分布方式对结构振动与声辐射的影响

研究纵桁分布方式对结构振动与声辐射的影响,对于实际水下大型结构物的声学分析和优化具有重要的指导意义;以加肋圆柱壳为研究对象,采用了结构有限元耦合流体边界元算法,研究了不同纵桁间距分布方式对结构振动与声辐射的影响;数值计算结果表明：对于本算例,在频率大于400 Hz 时,纵桁的存在对加肋圆柱壳水下的减振和降噪有良好的效果;其中,等比增加间距的纵桁分布方式对结构减振和降噪效果最好;但纵桁的存在增大了结构在高频时的辐射效率,同时也增加了结构重量,这在设计时是需要考虑的。     

基于ANSYS Workbench的水下航行体壳体结构优化

壳体结构的质量大小直接影响水下航行体的整体性能,传统的优化方法工作量大,计算也较复杂。本文运用有限元软件ANSYS Workbench中的Design Exploration模块对壳体壁厚、环形肋的截面宽度和高度、环肋间距进行优化,在保证壳体满足强度和稳定性要求的情况下,将壳体的质量最小化。通过此方法对水下航行体壳体结构进行优化,得到最优化的壳体结构质量,对水下航行体的整体设计具有一定的指导意义。     

脉冲载荷下柱壳结构响应实验研究

利用电子束及化爆对柱壳模拟结构进行脉冲加载，通过试验研究结构响应规律及结构破坏阈值，对壳体结构响应的基本理论进行了论述和分析；根据电子束及化爆加载实验结果，重点分析了不同结构的破坏阈值；提出了提高柱壳壳体抗脉冲载荷能力的技术途径。     

基于ALE方法的弹性圆柱壳入水时的流固耦合模拟

为了获得头型及材料弹性对圆柱壳入水过程中头部变形、压力分布、入水空泡形态及入水运动状态的影响,采用ALE方法,基于有限元软件ANSYS\LS-DYNA,对平头、120°锥角、90°锥角弹性圆柱壳的入水过程进行了数值模拟,对平头弹性圆柱实体和平头刚性圆柱壳进行计算,并对模拟结果进行对比。结果表明:入水过程中空泡直径随着锥角的增大而增大,锥角越大,圆柱壳上表面的变形越大,最大变形出现的时间越早:平头弹性圆柱壳在0.1 ms时出现最大变形0.84 mm,120°锥角弹性圆柱壳在0.3 ms时出现最大变形0.54 mm,90°锥角弹性圆柱壳在0.5 ms时出现最大变形0.43 mm; 下表面受到的压力越大,圆柱壳的速度衰减越快; 平头圆柱壳下表面的变形与振动频率大于上表面; 上表面的变形是由惯性引起的,下表面的变形是由流体冲击力引起的。     

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。     

不同填塞装药下金属柱壳断裂特性的实验研究

为探讨爆炸载荷特征对金属柱壳断裂过程的影响,设计不同厚度药柱填塞的TA2钛合金柱壳进行爆炸实验。金属柱壳爆炸膨胀碎裂后,对回收碎片进行微观破坏分析。结果显示：实心填塞装药时,TA2柱壳近内壁区域产生45°或135°分布的绝热剪切带,裂纹沿剪切带扩展导致剪切型断裂;1.9 mm厚空心药柱时,柱壳仍呈剪切断裂模式,但裂纹首先在柱壳厚度中部产生并向内外表面发展;随空心药柱厚度减薄至1.2 mm,柱壳厚度中部的损伤带更宽且发生层裂。分析认为,柱壳爆炸膨胀断裂模式及其机制不仅与爆炸压力相关,还与载荷脉宽与柱壳壁厚的比值相关,是一个涉及冲击波沿厚度传播及相互作用多物理破坏机制竞争的过程。     

基于统计能量分析方法的壳体系统振动声辐射特性影响因素研究

统计能量分析方法主要用于结构的高频振动分析。基于统计能量分析方法对壳体系统的高频振动声辐射特性影响因素进行了研究,建立了水下带槽圆柱壳体系统在外力激励下的统计能量计算模型,并给出相关参数的确定方法。着重探讨了壳体本身参数的改变对槽内声腔声压、盖板表面振动以及板外近场流体声场声压的影响。结果表明,被激励壳体长度、厚度和阻尼因子以及材质的改变对上述壳体系统振动声辐射特性影响较大,但竞体厚度和阻尼因子的影响更为明显。在声学结构设计中要综合考虑这些因素的影响。     

圆柱状卫星侧表面温度场均匀化设计

温度场均匀化设计因有利于航天器的稳定高效运行而获得越来越多的重视。本文针对简化的圆柱状卫星,采用仿生优化方法对给定量的高导热材料进行优化分布,以均匀化卫星侧表面温度场。同时,本文还基于理论分析了温度场均匀化过程中卫星的导热热阻和辐射热阻的变化情况,讨论了太阳光入射角度对卫星侧表面温度场的影响。结果表明,仿生优化方法能有效均匀化温度场,但该优化结果对应的温度场的稳定性在一定程度上受太阳光入射角度影响;在温度场均匀化过程中,卫星导热热阻与辐射热阻呈下降趋势,这表明卫星侧表面的传热性能在这一过程中得到了提高。     

弹丸传输臂结构与控制的综合设计方法

探讨某自行火炮弹药自动装填系统中弹丸传输臂的结构与控制的综合设计方法。根据弹丸传输臂的工作原理,建立弹丸传输臂的受控动力学方程,运用优化算法设计PID控制器的增益,计算弹丸传输臂在不同目标角度下的动力学响应,评价弹丸的定位精度。为获得一个较轻且不发生大的振动的弹丸传输臂,运用有限元法建立传输臂的弹性动力学方程,求解不同截面尺寸下的机械臂弹性动力响应,评价传输臂的弹性振动,获得合理的截面尺寸。所提出的结构与控制综合设计方法,对于提高弹丸传输臂的设计质量和一次设计成功率具有积极的意义。