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基于点阵结构填充的导引头伺服框架轻量化设计

发布时间:2020-08-05 06:28
【摘要】:使用点阵结构代替实体材料对零件进行填充是实现零件轻量化的一种有效途径,能在保证零件强度、刚度以及相关物理性能不变的前提下获得较大的减重比。结合点阵结构的力学性能和制备工艺,论文提出了一种基于点阵结构填充的零件轻量化设计方法,着重解决利用点阵结构填充实现零件轻量化的过程中点阵结构力学性能评估和仿真分析等问题,构建了基于点阵结构填充的零件轻量化的设计方案。以导弹导引头伺服框架为研究对象,论文主要研究内容如下:(1)为解决传统方法的不足,提出了改进的基于点阵结构填充的零件轻量化设计方法,以导引头伺服框架为例给出了该方法的具体实施方案;(2)对导引头伺服框架进行工况分析和模态分析,得到框架的受力情况和固有振型,以此为指导对导引头伺服框架进行拓扑优化,得到框架的密度梯度图;(3)根据工况分析结果确定点阵结构的类型,根据拓扑优化结构确定点阵的相对密度,进而确定点阵结构的参数,将优选出的点阵结构制成标准试样进行材料力学试验,得到点阵结构的破坏模式和均匀化等效参数;(4)对点阵结构填充前后的伺服框架进行仿真分析,利用材料力学试验的结果,将伺服框架填入点阵结构位置等效为均匀实体材料,对比点阵结构填充前后伺服框架的耐冲击性和冲击载荷下的刚度;(5)在仿真分析符合要求的基础上,利用3D打印方法制造基于点阵结构填充的轻量化伺服框架,进行冲击试验,验证仿真分析结论的正确性。该方法可指导基于点阵结构填充的零件轻量化设计过程,缩短设计周期、减少工作量、降低成本。
【学位授予单位】:国防科学技术大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TJ765.331
【图文】:

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化、空中威胁不断增加使各国对防空武统对其关键设备导引头提出了轻量化、已成为导引头设计的关键。导引头伺服比大,因此导引头伺服框架的轻量化对耐冲击要求的前提下,对导引头伺服框精度和机动性能。的主要方法有材料轻量化、结构轻量化优化零件的结构均可显著降低零件的重是结构设计、集材料设计为一体的协调连接杆件单元组成的周期结构材料,从设计出来有序超轻多孔微结构的材料;三维网架体系的结构,网架的空隙中没具有超轻,高比刚度、比强度,耐冲击等,吸声效果佳,电磁吸收作用,多功能

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图 3.6 导引头伺服框架网格划分结果6、创建约束。框架底座以螺栓连接固定在弹体上。选择八个螺栓孔所在节沿 x、y、z 三个方向移动的自由度。7、创建载荷。LOAD 选择 static-loads,SPC 选择 SPCs。8、定义设计变量、响应、目标函数、设计约束。定义设计变量:为拓扑施加一个 0.05mm 的最小尺寸控制;定义响应:定义两个响应,作为目标响应(compliance)和作为约束的体积分数响应(volumefrac);定义参定义参考目标 MAX-Comp,响应选择 comp;定义目标函数:目标是将等荷工况中的最大应变能最小化;定义体积分数约束:为响应 Volfrac 定义,该约束使得设计空间的体积分数小于 0.6。9、查看变形、密度结构等值面。进入 analysis 页面,单击 optistruct 查看迭代步的单元密度。3 拓扑优化结果分析图 3.7 是在最易破坏的位置和方向加载所得的拓扑优化结果。由图 3.7 可

【参考文献】

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本文编号:2781164

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