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。     

卡车平台嵌入式迫击炮座钣结构优化设计

为提高传统迫击炮的战略机动性和战场多样性,将传统迫击炮座钣与卡车底盘结合,设计一种新的卡车平台嵌入式迫击炮座钣。相比于车载迫击炮,嵌入式迫击炮座钣结构简单,造价低廉,不影响卡车正常载物功能的同时,可实现快速车上发射与地面发射的转换。座钣位于卡车新增横梁上,新增横梁下方与支撑装置连接。采用模块化、参数化的有限元建模方法,建立嵌入式迫击炮座钣和卡车底盘的有限元模型。仿真分析发射载荷作用下不同射向射角时座钣与车架的动态特性,验证设计方案的可行性。为进一步提升轻量化与勤务机动性水平,采用OptiStruct软件对座钣进行拓扑优化。结果表明,优化后的座钣变形量基本不变,重量下降30.2%,应力分布更加均匀,并且各个工况下的最大应力均大幅减少,最大降幅为41.2%。     

某迫击炮座钣力学特性的有限元分析

为研究某迫击炮座钣在密实中硬土上发射过程中的结构强度问题,建立座钣与土壤耦合力学有限元模型。采用静态分析,分别建立2种不同材料座钣置于密实中硬土上的有限元分析模型,并使用ANSYS Workbench对模型进行结构强度和刚度分析,得到不同材料下座钣的应力以及位移的变化规律。仿真结果表明：同种加载方式下,座钣所受的最大应力位置基本一致,选取TC4钛合金材料,座钣所受的最大应力远远小于其屈服极限;其结果对迫击炮座钣轻量化研究具有一定的参考价值。     

某迫击炮座钣力学特性的有限元分析

为研究某迫击炮座钣在密实中硬土上发射过程中的结构强度问题,建立座钣与土壤耦合力学有限元模型.采用静态分析,分别建立2种不同材料座钣置于密实中硬土上的有限元分析模型,并使用ANSYS Workbench对模型进行结构强度和刚度分析,得到不同材料下座钣的应力以及位移的变化规律.仿真结果表明:同种加载方式下,座钣所受的最大应力位置基本一致,选取TC4钛合金材料,座钣所受的最大应力远远小于其屈服极限;其结果对迫击炮座钣轻量化研究具有一定的参考价值.     

迫击炮复合材料座钣多工况多目标优化

未来信息化战争对迫击炮射程、射击精度、机动性等核心指标提出了很高要求,迫击炮座钣的轻量化设计已成为迫击炮轻量化设计的研究热点。复合材料因具有强度高、质量轻、耐冲击等优点在座钣设计上得到了应用。为保证复合材料座钣的强度和稳定性,拓展复合材料座钣的适用工况,采用多目标聚合方法,以座钣沿炮膛轴线方向的位移、侧方向的位移、复进阶段反跳程度、炮口振动状态和座钣质量为优化目标,开展了迫击炮复合材料座钣多工况多目标研究。采用BP神经网络方法,构建近似代理模型,并进行模型验证和可信评估,基于代理模型,利用遗传算法对优化问题进行求解。考虑复合材料层合板的材料特性,对复合材料座钣进行优化设计,达到其射击稳定性和机动性之间的最佳匹配,提高迫击炮复合材料座钣的综合性能。综合比较黏土、中硬土和坚硬土3种工况下复合材料座钣的强度和射击稳定性,结果表明该研究方法对迫击炮的轻量化设计具有一定的参考价值。     

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。     

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%。     

冲击载荷作用下座钣与卵石炮位耦合特性仿真研究

卵石炮位是考核迫击炮作战性能的重要工况之一,卵石颗粒是一种离散介质,具有连续性特点的有限元网格模拟冲击载荷作用下卵石的运动具有很大的难度。基于有限元与离散元(FEM-DEM)耦合的方法,提出了一种迫击炮在卵石炮位射击的数值模拟方法。建立了具有连续介质特性的迫击炮全炮有限元模型及具有离散介质特性的卵石离散元模型,实现两者的有限元-离散元耦合建模;对整体模型进行重力作用下的密实计算;研究了相同冲击载荷工况下座钣在不同颗粒直径卵石炮位的动态特性,仿真结果与测试值吻合较好。研究表明：在冲击载荷作用下,座钣在卵石炮位上会经历后坐、复进和反跳3个过程,座钣后方的表层卵石颗粒会在座钣的撞击下向后上方飞溅;座钣后侧面筋板受力状况比较恶劣,且随卵石颗粒直径的增大,受力数值和分散程度增大,座钣位移也随卵石颗粒直径的增大而增大。该研究为迫击炮在卵石阵地上发射时座钣的动态特性计算和座钣结构优化设计提供了重要的理论参考价值。     

基于有限元分析法的发射器座钣承载力分析

文中采用有限单元法,运用ANSYS软件对某发射器座钣三维空间板壳结构进行了整体三维建模,同时运用弹性力学有限元法对座钣建立的有限元模型进行模态分析和瞬态动力学分析．以给出整个座钣的前几阶固有特性、结构应力和变形分布规律以及座钣关键部位的动应力变化历程,对合理布置筋板和减轻座钣重量进一步优化座钣结构提供了理论依据。     

基于ABAQUS 的某车载迫击炮车架结构有限元分析

为检验某车载迫击炮车架结构是否满足设计要求,通过有限元方法对其分别进行了静、动态分析。利用Solidworks三维设计软件建立车架的三维实体模型,对车架结构进行合理简化后导入到有限元分析软件ABAQUS中进行刚强度分析计算,得到车载迫击炮射击过程中车架的应力和位移变化曲线。结果表明：动态分析的结果更接近真实受力状况,车架的整体刚强度性能基本符合要求,但第6横梁处局部应力大于材料许用应力,需考虑加厚,并提出改进措施,改进后的结果表明,车架刚强度符合设计要求。     

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％.     

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.     

基于遗传粒子群算法的底排参数优化

为优化底排装置结构和药柱燃速系数,以某型底部排气弹为例,分析确立了设计变量和目标函数,综合遗传算法和粒子群优化的优点,设计了遗传粒子群优化算法,结合建立的底排内外弹道模型,构建了基于GA-PSO的底排参数优化模型。算例中优化方案能增加底排弹的减阻率,底排工作时间延长9.56 s,落点存速增加6.01 m/s,最大射程增加1 892.95 m,增幅5.02%。该文设计的GA-PSO具有较好的稳定性和较快的收敛速度,优化模型可以为底部排气弹底排装置的设计提供参考,也可以作为其他相似寻优问题的基本模型。