轨姿控舱体的优化设计研究

采用ANSYS有限元软件对轨姿控舱体进行了结构强度分析和优化设计．用十节点四面体单元对轨姿控舱体几何模型离散化；在最苛刻的加载方式下分析了舱体的结构强度；在最大应力约束下，以减少舱体的总质量为目标，对舱体的壁厚尺寸和安装脉冲发动机孔的直径尺寸等设计变量进行了优化，并对设计变量的敏感度进行了分析．计算结果表明，在最苛刻的加载方式下，轨姿控舱体的强度可以满足设计要求；壁厚尺寸是关键的优化设计变量．优化后舱体的总质量约减轻6‰，说明现有舱体的设计是紧凑合理的．理论分析与试验结果相吻合．     

拓扑优化及其在自动武器减重设计中的应用

目前手持自动武器的减重设计多采用基于经验的结构修改法,盲目性大,费时费力.引入结构拓扑优化方法,解决自动武器零部件减重设计问题.采用有限元法与变密度法,给出了优化方法和步骤.以结构质量为目标函数,建立了某自动武器超重部件枪尾的优化模型,进行了结构拓扑优化.通过枪尾三维实体模型的重建,对比分析了优化前、后枪尾的强度特性.运用有限元法对自动武器零部件进行拓扑优化设计是一种自动武器减重设计的有效方法.     

管路花边法兰参数的优化设计及影响分析

通过对法兰进行设计,开展相应结构的有限元分析,分析了法兰锥颈角及花形设计对法兰强度和刚度的影响.结果表明,花形设计中锥颈角的增加会导致环向和轴向应力减小,对径向应力影响不大,整体法兰的刚度随锥颈角和法兰厚度的增大而增大.同时采用拓扑结构对法兰进行花形设计,优化了花形法兰设计.     

薄壁结构镁合金耐水压舱体研究

基于镁合金在军工领域的工程应用与轻量化承压舱体的结构特点,将铸造镁合金材料用于水下航行器承压舱体壳体结构。选用ZM5铸造镁合金材料,设计试制耐水压薄壁舱体典型结构1∶1试验件,开展不同外部水压载荷下试件结构应力和变形测试,进行壳体结构连接密封性试验。结果表明,ZM5镁合金薄壁舱体结构强度和刚度满足水中载荷要求,承压结构和楔环连接稳定,密封性良好,承受外压载荷不低于1.5MPa。     

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.     

车载多管火箭炮发射系统基座的轻量化

针对多管火箭炮发射系统基座的轻量化问题,基于拓扑优化理论及基座的设计要求,建立了基座优化的有限元模型.通过引入惩罚因子和最小成员尺寸避免了优化时数值不稳定的问题,得到了基座的拓扑优化设计结构.进行了刚强度校核和动力学响应分析.结果表明,刚强度满足设计要求,优化后的比刚度裕度得到了提高,质量减小了23%;经分析,优化后的基座对整炮性能响应的影响基本可以忽略.该优化设计方法可为多管火箭炮其他部件的轻量化设计提供参考.     

炮塔托架体结构拓扑优化

为满足炮塔托架体轻量化设计要求,基于密度插值的拓扑优化方法,建立了托架体拓扑优化模型,获得了5种典型射击工况下满足结构刚度要求且质量最小的炮塔托架体的最佳拓扑形式,在此基础上建立了托架体模型,对比分析了优化前后托架体在典型工况下的结构响应.仿真结果表明,该方法对于改进传统的托架体设计方法,降低结构质量,提高炮塔的机动性具有重要意义.     

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。     

多工况下某火炮摇架拓扑优化设计

选取了某火炮摇架承载最恶劣的两个工况,采用基于变密度方法的结构拓扑优化技术,以摇架多工况刚度最大化为优化目标,以体积比为约束条件,通过优化得到了设计区域的密度云图,去除低密度区域后得到了摇架的拓扑结构模型,再对两个工况下得到的几何模型进行布尔求和操作以获得最终的优化结果。经过有限元分析,拓扑优化后的模型刚强度与优化前相比略有提升,质量有所下降,证明了该拓扑优化设计是合理的。     

弹载设备结构电气一体化设计与验证

高新技术飞速发展与新时期军事变革使得导弹呈现出集成化、实战化发展趋势,针对武器系统对研制周期、成本、测试性、维修性、保障性需求,本文从系统总体角度,提出了一个导弹通用化开放式架构电气系统,开展了电气系统通用化设计、舱体高填装结构一体化设计、集成化电气系统热控设计、一体化减振设计以及整体电磁屏蔽设计,并通过热稳定性试验、系统振动试验和电磁兼容试验,验证了该弹载设备结构电气一体化设计的正确性。一体化设计对提高战术导弹综合作战效能具有重要意义。