舰船悬臂结构隐身与动力特性优化
发布时间：2024-06-04 21:59
全封闭式桅杆系统是水面舰船的重要雷达反射源,直接影响到舰船的整体隐身性能。同时,全封闭式桅杆的结构形式十分复杂,若在船舶环境激励作用下发生共振,会导致桅杆及其承载的精密仪器的使用寿命和正常工作受到影响,此时再对动力特性进行改善就变得十分困难。因此在舰船封闭式桅杆设计初期阶段,针对其进行外形的雷达隐身优化和内部支撑结构的频率禁区优化是非常有意义的。 首先,对桅杆隐身特性和动力特性的计算与优化方法理论进行深入研究：归纳和分析了常用的电磁反射计算方法,基于三角面元建模对物理光学积分法的实现进行理论推导和程序编写,研究了已有的四种飞行器隐身性能评估标准,并将这些评估标准引入舰船隐身评估中；以Mindlin板弯曲理论为基础,对四结点四边形等参板单元进行推导,并对包含该等参单元的加筋板模型的固有模态进行计算和分析；对遗传算法和进化策略进行介绍和对比,分别利用编写的遗传算法程序和已有的进化策略算法,实现了对悬臂结构的隐身性能优化和频率禁区优化。 其次,以英国45型驱逐舰的桅杆设计为例,对威胁区域内RCS的最大值σmax、平均值σavg、雷达检测平均概率pd及大于临界RCS值概率Pcr这四种隐身评估标...
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 选题背景和立题意义
1.2 舰船隐身性能介绍与研究现状
1.2.1 雷达反射截面的基本定义
1.2.2 舰船RCS缩减技术研究现状
1.3 舰船频率禁区优化研究现状
1.4 本文主要工作
2 雷达反射截面计算方法与评估分析
2.1 RCS计算方法介绍及选择
2.2 物理光学法积分公式推导
2.3 物理光学法三角面元实现
2.3.1 三角面元物理光学积分
2.3.2 三角面元遮挡识别判断
2.3.3 物理光学法的实现步骤
2.4 舰船隐身性评估标准研究
2.4.1 威胁区域内RCS最大值
2.4.2 威胁区域内RCS平均值
2.4.3 被雷达检测的平均概率
2.4.4 大于临界RCS值的概率
2.5 物理光学法经典算例
2.5.1 单个矩形体经典算例
2.5.2 两球体遮挡经典算例
2.6 本章小结
3 基于有限元的加筋板结构模态分析
3.1 有限元方法基础
3.2 Mindlin板弯曲理论推导
3.3 四结点四边形等参板单元推导
3.3.1 板单元刚度阵和质量阵推导
3.3.2 四结点四边形单元等参变换
3.4 加筋板模型模态分析
3.4.1 板梁模型组合方式
3.4.2 板梁模型典型算例
3.5 本章小结
4 自适应进化算法基本研究
4.1 自适应遗传算法原理分析
4.1.1 遗传算法参数自适应设定
4.1.2 自适应遗传算法基本流程
4.1.3 遗传算法终止条件的探讨
4.2 进化策略算法的基本介绍
4.3 遗传算法与进化策略对比
4.4 自适应遗传算法优化算例
4.4.1 斯特里金方程经典算例
4.4.2 外形隐身优化经典算例
4.5 进化策略优化算例
4.6 本章小结
5 封闭式桅杆隐身与频率禁区优化
5.1 隐身预估参数设定
5.1.1 桅杆模型参数设定
5.1.2 威胁区域参数设定
5.1.3 雷达参数设定
5.1.4 环境参数设定
5.2 雷达主反射特征分析
5.3 多重评估及改进分析
5.4 隐身特性优化模型分析
5.4.1 桅杆隐身优化几何模型
5.4.2 桅杆隐身优化数学模型
5.5 隐身优化结果综合分析
5.5.1 σmax优化结果分析
5.5.2 σavg优化结果分析
5.5.3 Pd优化结果分析
5.5.4 Pcr优化结果分析
5.5.5 优化结果综合分析
5.6 频率禁区优化模型分析
5.6.1 桅杆结构模型设定
5.6.2 频率禁区范围设定
5.6.3 桅杆优化数学模型
5.7 频率禁区优化结果分析
5.8 本章小结
6 结论与展望
参考文献
附录一：物理光学法程序框图及程序代码
附录二：遗传算法计算程序代码
攻读硕士期间发表学术论文情况
致谢
本文编号：3989225
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 选题背景和立题意义
1.2 舰船隐身性能介绍与研究现状
1.2.1 雷达反射截面的基本定义
1.2.2 舰船RCS缩减技术研究现状
1.3 舰船频率禁区优化研究现状
1.4 本文主要工作
2 雷达反射截面计算方法与评估分析
2.1 RCS计算方法介绍及选择
2.2 物理光学法积分公式推导
2.3 物理光学法三角面元实现
2.3.1 三角面元物理光学积分
2.3.2 三角面元遮挡识别判断
2.3.3 物理光学法的实现步骤
2.4 舰船隐身性评估标准研究
2.4.1 威胁区域内RCS最大值
2.4.2 威胁区域内RCS平均值
2.4.3 被雷达检测的平均概率
2.4.4 大于临界RCS值的概率
2.5 物理光学法经典算例
2.5.1 单个矩形体经典算例
2.5.2 两球体遮挡经典算例
2.6 本章小结
3 基于有限元的加筋板结构模态分析
3.1 有限元方法基础
3.2 Mindlin板弯曲理论推导
3.3 四结点四边形等参板单元推导
3.3.1 板单元刚度阵和质量阵推导
3.3.2 四结点四边形单元等参变换
3.4 加筋板模型模态分析
3.4.1 板梁模型组合方式
3.4.2 板梁模型典型算例
3.5 本章小结
4 自适应进化算法基本研究
4.1 自适应遗传算法原理分析
4.1.1 遗传算法参数自适应设定
4.1.2 自适应遗传算法基本流程
4.1.3 遗传算法终止条件的探讨
4.2 进化策略算法的基本介绍
4.3 遗传算法与进化策略对比
4.4 自适应遗传算法优化算例
4.4.1 斯特里金方程经典算例
4.4.2 外形隐身优化经典算例
4.5 进化策略优化算例
4.6 本章小结
5 封闭式桅杆隐身与频率禁区优化
5.1 隐身预估参数设定
5.1.1 桅杆模型参数设定
5.1.2 威胁区域参数设定
5.1.3 雷达参数设定
5.1.4 环境参数设定
5.2 雷达主反射特征分析
5.3 多重评估及改进分析
5.4 隐身特性优化模型分析
5.4.1 桅杆隐身优化几何模型
5.4.2 桅杆隐身优化数学模型
5.5 隐身优化结果综合分析
5.5.1 σmax优化结果分析
5.5.2 σavg优化结果分析
5.5.3 Pd优化结果分析
5.5.4 Pcr优化结果分析
5.5.5 优化结果综合分析
5.6 频率禁区优化模型分析
5.6.1 桅杆结构模型设定
5.6.2 频率禁区范围设定
5.6.3 桅杆优化数学模型
5.7 频率禁区优化结果分析
5.8 本章小结
6 结论与展望
参考文献
附录一：物理光学法程序框图及程序代码
附录二：遗传算法计算程序代码
攻读硕士期间发表学术论文情况
致谢
本文编号：3989225
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jingguansheji/3989225.html
