面向复杂机械结构动力学优化的近似模型研究

发布时间：2020-11-18 01:28

　　 针对复杂机械结构动力学优化耗费机时过多的问题,以车载炮炮口扰动为优化目标,车载炮总体结构参数为设计变量,建立了车载炮有限元动力学模型,研究样本点的抽取方法,探索并综合比较多种近似模型的建模方法与预测精度,采用近似模型与遗传算法相结合的方法,优化结构参数,优化效果较好,为复杂非线性机械结构的动力学分析、近似模型建模和优化设计提供了参考与指导。建立了车载炮精细网格模型,研究了车载炮各部分之间的连接关系,探讨了车载炮发射过程中边界条件与载荷的建模,在此基础上建立了车载炮上装部分非线性有限元动力学模型。研究对比了引入三种优化准则的最优拉丁超立方试验设计方法;提出了考虑训练样本点与测试样本点之间距离的遗传拉丁超立方试验设计方法。抽取训练样本与测试样本.并在此基础上进行了车载炮有限元动力学分析,获得了相应车载炮炮口扰动。分别研究了多项式响应面方法、Kriging方法、神经网络方法、支持向量机方法等近似模型技术的建模方法,参数选取方法,及参数的选取对近似模型预测精度的影响。提出了使用10-fold交叉验证法与遗传算法相结合的方法来优化模型参数,有效提高了近似模型的泛化能力。在综合考虑建模复杂程度和模型预测精度的基础上,选择最优的近似方法建立近似模型。提出了采用近似模型与遗传算法相结合的方法进行车载炮结构动力学优化。在所建立近似模型的基础上,构造了炮口扰动优化目标函数,采用遗传算法对目标函数进行求解,实现了车载炮总体结构参数的动力学优化。优化结果表明近似模型与遗传算法相结合的方法应用于复杂机械结构动力学优化设计节省机时并且效果较好。
【学位单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TJ301
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 选题的背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 近似模型技术
        1.2.2 试验设计方法
        1.2.3 近似模型构造方法
        1.2.4 火炮结构动态优化方法
    1.3 主要研究内容
2 车载炮上装部分有限元建模
    2.1 引言
    2.2 车载炮上装部分有限元网格划分
        2.2.1 后坐部分网格划分
        2.2.2 摇架部分网格划分
        2.2.3 上架网格划分
    2.3 连接关系建模
        2.3.1 各部件连接关系
        2.3.2 后坐部分与摇架的连接关系
        2.3.3 摇架与上架的连接关系
    2.4 边界条件与载荷建模
    2.5 设计变量与衡量指标的选取
    2.6 本章小结
3 试验设计方法研究
    3.1 引言
    3.2 常用试验设计方法
        3.2.1 全因子设计
        3.2.2 正交设计
        3.2.3 中心复合设计
        3.2.4 拉丁超立方设计
    3.3 最优拉丁超立方设计
        3.3.1 最优拉丁超立方设计
        3.3.2 优化准则
        3.3.3 引入优化准则的OLHD方法
    3.4 遗传拉丁超立方设计
        3.4.1 遗传拉丁超立方设计
        3.4.2 三种优化准则的对比分析
    3.5 有限元分析获取车载炮样本数据
    3.6 本章小结
4 车载炮近似模型建模
    4.1 引言
    4.2 常见的近似模型技术
        4.2.1 多项式响应面法
        4.2.2 Kriging模型
        4.2.3 神经网络模型
        4.2.4 支持向量机模型
        4.2.5 近似模型质量检测标准
    4.3 车载炮近似模型
        4.3.1 多项式响应面近似模型
        4.3.2 Kriging近似模型
        4.3.3 BP神经网络近似模型
        4.3.4 RBF神经网络近似模型
        4.3.5 SVM近似模型
    4.4 近似模型预测精度对比
    4.5 本章小结
5 基于近似模型的车载炮结构动态优化
    5.1 引言
    5.2 构建目标函数
    5.3 遗传算法
    5.4 车载炮结构动态优化
        5.4.1 优化流程
        5.4.2 优化结果及分析
    5.5 本章小结
6 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 研究展望
致谢
参考文献
附录

【参考文献】

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本文编号：2888168