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。     

基于HyperWorks的某迫击炮座钣结构优化

为了在保证可靠刚度和强度的基础上减轻某迫击炮座钣的质量,对其进行结构优化和轻量化设计。通过HyperWorks有限元软件对迫击炮座钣安装在土壤工况下的刚度和强度进行仿真计算,采用寻找主要受力路径并修改应力集中区域结构的方法,对座钣进行了结构拓扑优化,改进了座钣结构。在此基础上,对座钣的主钣和驻臼进行了尺寸优化,对优化前后的座钣强度、位移和质量进行了对比,结果表明,优化后的座钣不仅减轻了质量,还提高了强度。     

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。     

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。     

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。     

迫击炮弹丸与身管配合间隙优化设计

针对迫击炮弹丸出炮口时的尾翼颈部折断问题,考虑弹丸前定心部与膛壁的摩擦,建立了迫击炮弹丸与身管耦合系统的有限元模型,对弹丸膛内运动过程进行了仿真计算,得到弹丸起始扰动,以出炮口时刻弹丸起始扰动的位移、角位移和角速度构建优化目标函数,以弹丸与身管配合间隙为设计变量,基于Isight软件提供的多目标优化方法对弹丸起始扰动进行优化设计,得出了相对最优配合间隙值。结果表明,迫击炮弹丸与身管配合间隙对弹丸起始扰动影响显著,优化后出炮口时刻弹丸质心位移、角位移和角速度均明显减小,该结果对迫击炮弹丸与身管的匹配设计具有一定参考价值。     

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。     

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。     

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％.     

阻尼材料布局优化研究

本文基于渐进结构拓扑优化方法,以阻尼结构的模态损耗因子最大化为目标,探讨了在阻尼结构设计中的阻尼材料最优分布问题,得到了在一定材料用量下的阻尼材料的最优分布构形,对于阻尼结构的轻量化设计有一定的意义。     

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.     

火箭弹尾翼结构的Isight／ANSYS优化设计

为减轻火箭弹尾翼在结构性能约束下的质量,对其结构设计参数进行了优化。对尾翼的载荷分布、结构特性进行了分析,并利用ANSYS软件APDL语言建立了有限元分析的参数化模型。选取质量最小为目标函数,翼根厚度、翼梢厚度和安装位置为设计变量,强度和刚度为约束条件,建立了结构优化模型。基于应力准则法及直接搜索策略,通过Isight集成ANSYS软件对尾翼结构进行了优化设计。通过典型实例的仿真表明：尾翼减重效果明显、方法有效。     

有限元在发射管结构优化设计中的应用

文中运用UG软件对发射管结构进行了整体三维建模,采用有限单元法,并运用ANSYS软件和弹性力学有限元法对建立的发射管有限元模型进行动力学分析,并且对已设计的发射管的刚强度进行了校核,得出发射管的应力变形分布及关键部位的受力状况分析.另外,在现有结构分析计算的基础上对发射管的厚度及支撑结构进行了优化设计,根据其分析结果对结构优化设计改造提供理论依据,既达到了设计要求又降低了成本.