某火箭炮底架结构优化设计与分析

发布时间：2023-02-12 11:36

　　本文以某发射装置底架为研究对象,以拓扑优化和尺寸优化为优化方法手段,以结构优化设计流程为指导,对底架结构展开优化研究,实现了对底架的全新结构设计。 在优化理论方面建立了结构优化的数学模型,分析了拓扑优化中经常使用到的均匀化方法和变密度法；探讨了灵敏度分析在尺寸优化设计中的作用。介绍了底架优化中使用到的有限元法,以及网格技术、节点耦合、实体单元与壳单元连接方式等相关技术。在进行拓扑优化时,由于各工况下的应力与最大变形量均处于较低水平,故对各个工况进行了加权处理,得到的拓扑优化结果为四种工况下的结果整合。之后对新底架进行了尺寸优化分析,通过选择设计变量,对设计变量进行优化,分别分析了底架在四种工况下尺寸优化前后的应力、应变情况,在设计合理的优化目标函数以及约束条件的情况下,使得底架在满足使用性能的前提下质量得到了进一步的降低,达到了优化设计的目的。

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
1 绪论
    1.1 选题背景与意义
    1.2 结构优化概况
    1.3 国内外结构优化设计发展现状及其应用
    1.4 结构优化设计相关软件
    1.5 论文的主要研究内容
2 结构优化设计理论
    2.1 引言
    2.2 结构优化内部流程和理论
        2.2.1 内部优化流程
        2.2.2 灵敏度分析
        2.2.3 近似模型拟合
        2.2.4 寻优策略与收敛准则
    2.3 拓扑优化及其数学模型
        2.3.1 均匀化法
        2.3.2 密度法
    2.4 本章小结
3 底架结构有限元模型的建立
    3.1 底架结构简介
    3.2 应用于底架结构中的有限元法
    3.3 拓扑优化有限元模型
        3.3.1 有限元网格划分的基本原理与方法
        3.3.2 底架模型的网格划分
    3.4 底架的载荷与边界条件
    3.5 本章小结
4 底架结构的拓扑优化研究
    4.1 引言
    4.2 拓扑优化参数设置原理
        4.2.1 多工况下的加权应变能
        4.2.2 设计区域的质量分数和体积分数
        4.2.3 拓扑优化中的von Mises应力
        4.2.4 棋盘格现象
        4.2.5 离散度参数
    4.3 对称约束法
    4.4 底架结构的初步拓扑优化
    4.5 底架结构的二次拓扑优化
    4.6 本章小结
5 底架结构的尺寸优化
    5.1 引言
    5.2 底架板梁结构有限元模型的建立与分析
        5.2.1 底架板梁结构实体模型建立
        5.2.2 单元类型的选用与连接
        5.2.3 底架结构的性能分析
    5.3 底架尺寸优化设计
        5.3.1 尺寸优化参数设置
        5.3.2 尺寸优化结果分析
    5.4 底架结构灵敏度分析
        5.4.1 应力灵敏度分析原理
        5.4.2 底架结构灵敏度计算分析
    5.5 本章小结
6 总结与展望
    6.1 论文总结
    6.2 研究展望
致谢
参考文献
附录



本文编号：3741034