基于灵敏度分析的运载器轻量化设计

武器系统的运载器用于水下发射,设计中需考虑在满足力学与重心位置约束的条件下,实现轻量化设计。根据初始参数及最大应力值的约束条件确定厚度与半径值的基本范围,进而在重心位置的约束条件下,分析厚度、半径值对质量的灵敏度大小,最终确定合理参数并实现运载器轻量化设计目标。     

某两自由度弹药传输机械臂拓扑优化设计

为了对两自由度弹药传输机械臂进行轻量化,并保证轻量化的机械臂仍能满足动静态性能要求,采用拓 扑优化的方法进行优化设计。在RecurDyn 中建立弹药传输机械臂的动力学模型,在Matlab/Simulink 中建立弹药传 输机械臂的联合仿真系统,采用PID 方法对弹药传输机械臂进行位置控制,通过OptiStruct 软件平台建立其左臂和 右臂有限元模型,采用变密度方法的拓扑优化技术对机械臂的左右两臂进行减重。结果表明：该设计是合理的,左 右两臂质量比原模型质量降低36.6%,优化后的模型满足刚强度性能要求。     

级间段结构优化设计分析

为使飞行器的级间段结构质量最小,对其进行结构优化设计.利用 ANSYS 软件建立级间段模型,并对该结构进行强度分析,对级间段的各结构参数进行灵敏度分析,用 APDL语言编制级间段优化程序,并采用零阶优化算法进行优化设计,最终实现了轻量化目的.     

基于遗传算法的货箱多目标优化

为了实现货箱轻量化,建立了货箱有限元模型,通过仿真与试验结果的对比,验证了有限元建模方法的准确性.利用相对灵敏度分析确定轻量化的关键部件,以货箱关键部件的板厚为变量,设计拉丁超立方试验,并基于一阶响应面函数,建立高精度的近似模型.最后,基于近似模型利用遗传算法以货箱质量最小、扭转刚度最大为目标、货箱弯曲刚度与模态性能不降低为约束,建立多目标优化模型.优化结果表明,在满足弯曲刚度的情况下,货箱质量降低19 kg,扭转刚度增大3.5%,模态性能也有提升,轻量化效果显著,为货箱轻量化研究提供思路与方法.     

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％.     

涡轮机转子系统弹性环刚度特性有限元仿真分析

涡轮机转子系统的弹性支撑刚度是调整和控制临界转速的关键。该文采用有限元法建立了弹性环刚度计算模型,分析了弹性环自身各个结构参数、涡动角以及装配间隙等参数对弹性环刚度的影响。通过试验测试,验证了应用有限元法计算弹性环支撑刚度的可行性和精确性。试验结果表明,弹性环刚度设计需主要考虑的参数为凸台数目、壁厚、宽度以及装配间隙,为弹性环的动力学设计提供依据。     

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。     

基于近似模型的复合材料导管支臂结构性能分析

为分析气垫船复合材料导管支臂结构性能并进行高效率结构设计,采用一种带有权重系数变量的组合神经网络近似模型替代结构有限元计算。根据各铺层设计参数对结构性能影响的灵敏度进行分析并分组,建立多个神经网络模型,结合权重系数与各模型输出得到响应预测值。基于复合材料可设计性,应用优化拉丁超立方试验设计方法从细观和宏观层面分析研究导管支臂性能中材料参数的作用。结果表明：所提复合材料导管支臂结构组合近似模型方法具有较高精度,纤维弹性模量和基体剪切模量对导管支臂结构材料力学性能具有主导作用;在组分材料属性一定情况下,纤维体积分数的增加能够提高结构刚度与稳定性,在不同受力状态下纤维体积分数与各铺层角对结构失效影响有差异,设计时需进行特殊考虑;所提方法可为复合材料导管支臂结构性能分析及支臂结构材料一体化设计提供理论依据。     

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.     

便携式反恐排爆机器人

为改善现有的排爆机器人结构设计复杂、成本高、难以大量推广应用的问题,研制一种远程电脑操控的 便携式反恐排爆机器人。采用拉格朗日方程建立排爆机器人越障时的动力学方程,对机器人进行Matlab 动力学仿真, 验证动力学性能,并对机器人样机进行爬坡实验、模拟排爆实验测试。机器人底盘采用履带式底盘配合前摆实现复 杂环境下的越障;机械臂采用推杆电机形成5 自由度的串联机械臂构型实现轻量化设计。实验结果证明：便携式的 反恐排爆机器人能在可视条件下进行人为遥控排爆,具有较好的应用推广价值。     

火箭弹折叠尾翼的质量优化设计

火箭弹作为一种飞行武器,弹体应具有良好的气动性能.弹翼作为火箭弹结构的重要部分,可以产生飞行升力和对弹体的操纵力,并能加强弹体飞行的稳定性.火箭弹尾翼的质量与其飞行性能相关,此以火箭弹尾翼的质量为优化目标,进行尾翼的轻量化设计.根据火箭弹飞行的空气动力学要求,在尾翼面积不变的条件下以尾翼翼根厚度和展向厚度变化量作为设计变量,以翼面受气动载荷时的最大挠度和翼面展开时间为约束变量.通过理论分析和数值计算,给出了设计变量的设计可行域,得到了尾翼质量的优化设计结果,其优化后质量比优化前减少41%.     

基于高电负荷直线电机的电磁输弹技术研究

为实现大口径火炮输弹机构的轻量化和小型化,根据惯性输弹工作原理,采用以直线电机为核心的电磁输弹方式进行弹丸装填。针对短时间歇式的输弹工作特点,开展适用于输弹的高电负荷直线电机设计,以降低输弹机构的质量和体积。基于虚拟样机仿真建立电磁输弹机构动力学模型,并结合电机参数进行输弹动力学仿真,结果表明,在最大射角下以直线电机为核心的电磁输弹机构可使弹丸具备可靠的卡膛速度,且相比于常规电负荷输弹机构,高电负荷输弹机构的质量降低了58.9%,体积降低了53.6%。基于高电负荷直线电机的电磁输弹方式可为输弹机构轻量化和小型化设计提供参考。     

吸气式巡航飞行器气动设计参数灵敏度分析

基于吸气式巡航飞行器常用设计参数建立参数化模型,以Isight为平台实现几何建模、网格划分以及气动计算的集成,采用L_(27)(3~(12))正交试验表结合方差分析方法开展气动模型设计参数的灵敏度分析。同时,采用L_(16)(2~(15))正交试验表并设计交互作用表头,对喷管设计参数进行耦合作用分析。结果显示,除进气道第二楔角、第三楔角、燃烧室扩张角以及喷管下壁转折角外,其余设计参数对气动性能存在显著或极显著影响。在耦合作用方面,喷管各设计变量对气动性能的耦合影响显著。最后,在飞行器灵敏度分析的基础上,以升阻比最大为目标,选择主要影响参数开展了气动外形优化。     

迫击炮座钣轻量化设计

针对某迫击炮座钣的轻量化问题,建立了座钣与土壤耦合的有限元模型,采用有限元法、结构优化设计和轻质复合材料铺层优化相结合的方法,进行了迫击炮座钣的轻量化设计。运用拓扑优化方法得到了迫击炮座钣的载荷传递路径,优化钣筋结构,获得了钛合金承力骨架。应用碳纤维增强树脂基复合材料对设计区域进行铺层并优化,确定了复合材料结构的板厚。对改进前后的迫击炮座钣结构进行有限元分析,刚强度对比结果显示,应用钛合金骨架和复合材料铺层的座钣最大应力小于原有结构,能够满足迫击炮座钣的性能要求,整体质量降低了19. 35%。     

非正态随机参数的汽车常用弹簧的可靠性灵敏度设计

将可靠性设计理论与灵敏度分析方法相结合,应用四阶矩技术,提出了基于四阶矩方法的可靠性灵敏度设计的计算方法,讨论了具有非正态随机参数的常用弹簧可靠性灵敏度设计问题,给出了可靠性灵敏度的变化规律,研究了设计参数的改变对汽车常用弹簧可靠性的影响,为汽车常用弹簧的可靠性设计提供了理论依据。     

基于iSIGHT的鱼雷摆盘发动机活塞多学科设计优化

为进一步对鱼雷摆盘发动机活塞进行优化设计,综合考虑其温度、结构及强度,基于多学科可行性法（MDF）建立了摆盘发动机活塞的多学科设计优化（MDO）模型,并使用UG和ANSYS进行温度场和强度学科设计与分析。给出了活塞多学科设计优化分析仿真流程,并基于iSIGHT集成UG和ANSYS建立其多学科设计优化平台,通过二次开发实现了参数输入、输出、更新及软件间数据交流。经优化的活塞质量较原来降低了21.81%,最高温度降低了55℃,第1环槽温度降低了29℃,最大应力降低了10 MPa。仿真结果表明,活塞轻量化的MDO可有效处理热-结构耦合因素,在降低活塞质量的同时改善了温度及应力特性,提高了设计优化效率。     

不完全概率信息条件下车辆零部件可靠性灵敏度设计

将可靠性设计理论与灵敏度分析方法相结合,研究了车辆零部件的可靠性灵敏度设计问题,提出了可靠性灵敏度设计的计算方法,给出了可靠性灵敏度的变化规律,研究了设计参数的改变对车辆零部件可靠性的影响,为车辆零部件的可靠性设计提供了理论依据。     

榴弹结构参数化设计系统技术研究

榴弹设计既要保证飞行性能又要有足够的杀伤效应,传统的方法通常是反复调整结构参数进行多方案设计,通过试验验证确定最终方案,设计效率较低。通过提出榴弹结构参数化建模与优化的思路,对参数化设计系统的体系架构、功能架构进行了设计。在榴弹结构特征参数分析抽取基础上,利用QT的QPainter技术实现了图形化榴弹参数化结构方案设计,采用UG二次开发技术实现三维自动建模与装配,再进行质量特性与气动特性分析。在此基础上,采用DOE方法对榴弹的飞行稳定性和结构特征数进行了多方案优化,从而减少了反复设计修改次数,提高了效率。该技术也可为其他弹箭参数化设计提供支撑。     

固化降温过程中几何参数对车轮形药柱结构完整性的影响分析

为了分析不同几何参数对车轮形药柱结构完整性的影响,为固体火箭发动机药柱结构设计提供参考,以有限元软件MSC.Patran/Nastran为平台,建立了车轮形药柱的参数化模型,分析了药柱固化降温过程中车轮形药柱最大Von Mises应变随药柱几何参数的变化规律.计算结果表明,车轮形药柱的过渡圆弧半径、肉厚、角度系数及轮臂...     

非正态分布参数的车辆半轴可靠性灵敏度设计

将可靠性设计理论与灵敏度分析方法相结合,讨论了车辆半轴的可靠性灵敏度设计问题,提出了可靠性灵敏度设计的计算方法,给出了可靠性灵敏度的变化规律,研究了设计参数的改变对车辆半轴可靠性的影响,为车辆半轴的可靠性设计提供了理论依据.