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.     

某火箭炮底架结构的拓扑优化设计

以某发射装置底架为研究对象,在优化软件Hyper Mesh中建立其有限元模型,并确定底架在4个典型工况下的载荷及约束条件。在Optistruct模块下,通过变密度法对底架在4个典型工况下进行两次拓扑优化,达到了轻量化目的。对模型进行了有限元划分,将其简化为2D板壳单元,仍然取4个极限工况对模型进行静力分析,验证底架变形量与最大应力是否均在许用范围之内,实现了对底架的全新结构设计。     

特种车辆车架结构拓扑优化设计研究

考虑冲击载荷对车架的破坏作用,采用拓扑优化方法对车架进行了原创性的结构优化分析,并以满足底盘各总成的布置和路面行驶要求对车架结构进行了设计,对受冲击载荷部位的结构进行了细化。对车架进行了刚强度校核及模态振型分析。理论分析和使用结果表明,该车架设计合理,说明采用拓扑优化进行车架结构设计是一种有效方法。     

导弹整体式翼面骨架结构的拓扑优化设计

为提高导弹结构的设计品质,将拓扑优化技术引入到整体式弹翼骨架结构设计中,对某型导弹的弹翼骨架进行优化设计。采用节点载荷等效法构建弹翼骨架的典型受力环境,解决了弹翼待设计区域的单元既参与受力又可能因为优化而被删减的设计矛盾。利用计算机辅助设计（CAD）-计算机辅助工程（CAE）接口技术,将拓扑优化后的CAE模型直接解释成CAD模型并导入CAD软件再设计,提高了拓扑优化技术的实用性。分析比较经验方案和优化方案的弹翼骨架模型的质量、强度、变形、模态等结构特性后发现：在满足结构强度和变形的条件下,优化后的弹翼骨架模型质量相对减少9.39%,并且1阶、2阶弯曲频率和1阶扭转频率得到了提高。该方法是对传统弹翼结构设计方法的补充和改善,具有参考意义。     

一种捷联未制导系统的优化设计

研究了一种新型捷联未制导系统,含有一个捷联式导引头,一套捷联式惯性传感器,其中的三个速率陀螺和三个线加速度计是导航、制导、驾驶仪部分共享的测量元件.给出了在惯性坐标系中估计目标相对导弹运动状态的捷联未制导方案,导出了该类系统的结构及数学模型,提出了广义卡尔曼滤波器及最优制导律的设计计算方法,最后用数字仿真验证了该系统对付近距、大机动目标的可行性.     

一种捷联未制导系统的优化设计

研究了一种新型捷联未制导系统,含有一个捷联式导引头,一套捷联式惯性传感器,其中的三个速率陀螺和三个线加速度计是导航、制导、驾驶仪部分共享的测量元件.给出了在惯性坐标系中估计目标相对导弹运动状态的捷联未制导方案,导出了该类系统的结构及数学模型,提出了广义卡尔曼滤波器及最优制导律的设计计算方法,最后用数字仿真验证了该系统对付近距、大机动目标的可行性.     

基于少样本不确定性的结构可靠性拓扑优化设计

航空航天等重要工程实践中,存在大量的不确定性信息,直接或间接影响着工程结构形式设计与结构性能评估工作的开展。为保证舱段结构在服役期的可靠性,工程上常采用安全系数法开展结构设计工作。传统的安全系数法可能设置过大的安全系数导致设计过于保守,也可能因未全面考虑多种不确定性因素的耦合而使得优化结构面临失效的风险。基于少样本不确定性的舱段结构可靠性拓扑优化设计方法,寻求在满足结构可靠性要求下,质量最轻的三维舱段结构拓扑优化构型。首先基于非概率凸集模型对不确定性变量进行量化,进而结合功能度量法将可靠性指标约束转化为功能度量以提高优化过程的稳健性。其次,采用一种序列单循环方法将原嵌套优化问题解耦,并采用材料场级数展开（Material Field Series Expansion,MFSE）方法大幅度减小拓扑优化设计变量数目,提高优化效率。最后,提供了二维平面应力单元算例、三维实体单元算例来验证方法的合理性与适用性。     

基于Optistruct的铝合金半挂车车架结构拓扑优化设计

介绍了拓扑优化方法的思想、过程及参数设置。在CATIA中建立车架三维模型,导入Hypermesh,划分网格,建立铝合金半挂车车架有限元模型,以体积比为约束,以最小应变能为目标,用OptiStruct软件对某铝合金半挂车车架横梁的位置和数量进行拓扑优化,为确定车架结构提供了参考,避免了车架结构布置的盲目性。     

车载导弹发射架结构有限元分析与拓扑优化设计

发射架是车载发射装置的关键承力构件之一,其结构刚度和固有频率等静动力学特性对导弹发射精度具有重要影响。以某车载导弹发射架为研究对象,通过多种行军过载和载弹工况的有限元建模与分析对比,研究发射架的受载特点,提出导弹装填、卸载和发射作业序列规划的一般指导原则。进而对发射架结构进行多工况条件下的拓扑优化,讨论挤压约束、最小和最大尺寸约束对拓扑优化结果的影响。根据拓扑优化构型对发射架进行重构设计,对优化设计进行有限元校核分析。分析结果表明,与原有设计相比,拓扑优化设计后的发射架结构减重超过10%,且几乎所有考虑工况下的刚强度均得到改善,刚度最大增幅达到21.47%,等效应力最大降幅达到31.97%;前6阶固有频率提升超过12%,对于减小发射扰动具有重要意义。     

多工况载荷下动力舱支架结构拓扑优化设计

为了将拓扑优化方法引入某动力舱支架结构的优化设计,采用基于变密度方法的结构拓扑优化技术,以最小化结构静力和频率特性合成柔度指数为目标函数,以保留体积比为约束条件,进行了支架结构的拓扑优化设计,并对优化前、后支架结构的刚强度及模态振型进行了对比与分析,结果表明优化以后动力舱支架的静、动态特性均得到了较大幅度的改善,最大应力由954MPa降低为207MPa,1阶固有频率由48.5 Hz提高到141 Hz,说明采用拓扑优化技术进行动力舱支架结构的优化设计是一种行之有效的方法。     

基于网络控制系统的鱼雷制导系统结构

研究了基于网络控制原理的鱼雷网络控制系统，详细分析了鱼雷网络控制系统的稳定性问题和基于时间触发的TTCAN高层协议，旨在通过对鱼雷网络控制系统结构的研究，指出其结构的意义和进一步的研究领域。     

防空导弹复合制导系统的结构——复合制导系统飞行弹道的转换匹配

在对防空导弹的制导方法大致了解后,本文对复合制导系统飞行弹道的转换匹配的理论原理作一概述。从一种制导方法转换到另一种制导方法时,原来的运动轨迹与新的运动轨迹之间会出现差别。如果飞行弹道不能互相匹配,则在制导方法转换后就会出现使防空导弹靠     

混合材料炮口制退器的拓扑优化设计

为了达到某口径火炮炮口制退器的轻量化指标,使用拓扑优化分解炮口制退器结构,将合金材料填充加入拓扑优化区域后,整体呈混合材料,以期实现炮口制退器轻量化。在炮口制退器瞬态有限元模型的基础上,定质量为优化目标,考虑各金属合金材料的物理性质和气体动力学冲击载荷的影响,通过数值模拟的方法,对各金属合金材料进行对比择优,获得了最佳的混合材料炮口制退器优化方案。结果表明：使用拓扑优化寻找的轻型炮口制退器材料结构配置的方法在反映燃气冲击响应上具有一定的可信度,新设计结构可以保持制退效率不变,并达到质量减轻、刚强度保持的目的。     

基于开放式控制平台的鱼雷制导系统结构

开放式控制平台(OCP)是软件激活控制(SEC)的一个主要软件组件。SEC的目的是开发新的控制系统和软件,以便实现使用目前的技术难以达到的控制功能。OCP为嵌入式系统开发者提供了一个开放式、基于中间件技术的软件结构和开发平台。本文分析了OCP的结构、功能和特点,并针对目前鱼雷制导系统存在的开发局限性提出了基于OCP的开放式鱼雷制导系统结构,给出了完成这种结构的软件体系。     

基于嵌入式技术的鱼雷制导系统结构研究

讨论了嵌入式实时操作系统 VxWorks 及 ARM 技术,着重研究了其在鱼雷制导系统中的应用方案,并与目前的鱼雷制导系统作了比较。研究表明,使用基于嵌入式技术的鱼雷制导系统优于传统的鱼雷制导系统。     

鱼雷制导系统集成开发环境的结构研究

针对鱼雷制导系统软件开发的需求,研究了基于Eclipse的鱼雷制导系统嵌入式软件集成开发环境的结构和集成需求等,提出了基于Eclipse集成制导系统的设计、调试和试验任务的解决方案。通过开发Eclipse类插件,有效集成制导系统的各个任务模块,为系统软件设计人员提供了一个具有统一、友好的界面和操作风格的系统软件。集成环境具有开发时间短、开发成本低的优点。该集成环境还具有开放性的特点,未来开发的新一代鱼雷制导系统的任务模块也可集成到现有的系统中。     

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。     

航天器多舱段多组件结构系统整体式拓扑布局优化设计

基于多组件结构系统的拓扑布局优化设计方法,研究了同时含有部件布局、组件布局、主体结构构型和部件结构构型4类设计变量的某舱段结构系统的拓扑布局协同优化设计。采用多点约束技术(Multi-point Constraints,MPC)模拟部件、组件、支撑结构之间的刚性连接,基于有限包络圆方法(Finite Circle Method,FCM),提出处理组件干涉约束的罚函数方法,构造了包含结构刚度和组件几何干涉约束的罚函数,考虑系统的质心位置约束,应用基于梯度的优化算法对包含数百个干涉约束的舱段结构系统进行拓扑布局优化设计。得到了部件、组件的空间合理布局,获得了主体结构和部件结构的材料布局,体现了拓扑布局优化设计方法在复杂结构系统设计中的能力。     

空空导弹变结构制导系统圆判据稳定性分析

文中在圆判据非线性稳定性理论基础上,进行空空导弹变结构制导系统的稳定性分析。在频域分析中．适当减小飞控系统时间常数,制导系统的稳定性增强。仿真结果表明,变结构制导系统采用直接力控制,是提高非线性系统性能的有效措施。