本文關(guān)鍵詞：高g值沖擊下泡沫鋁填充殼緩沖吸能多目標(biāo)優(yōu)化研究

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【摘要】：在彈體高速侵徹硬目標(biāo)和彈箭爆炸拋撒過程中,彈載測控電路將承受數(shù)萬g的沖擊加速度作用,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出測試電路承受范圍,因此必須對測試電路進行緩沖保護。薄壁殼結(jié)構(gòu)在軸向沖擊下,通過塑性變形可以很好的起到緩沖吸能作用,但殼結(jié)構(gòu)的初始載荷峰值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其平均值,不利于緩沖保護,且能量吸收效率偏低。泡沫金屬具有密度小、沖擊吸能性強等優(yōu)點,受壓縮時能在一定的應(yīng)力平臺上產(chǎn)生較大的變形,從而起到緩沖吸能的效果,但泡沫鋁的應(yīng)力平臺較低,緩沖效果比較有限,不適宜單獨用作承載結(jié)構(gòu)。因此,提出泡沫鋁填充殼結(jié)構(gòu),它可以充分發(fā)揮兩種材料優(yōu)勢,彌補材料在單獨吸能時的不足。為了降低沖擊過程中的初始載荷峰值,本文提出具有誘導(dǎo)壓痕的殼結(jié)構(gòu),利用LS-DYNA有限元軟件,從隔沖效率、加速度響應(yīng)不平穩(wěn)度、總吸能以及結(jié)構(gòu)壓縮單位位移吸收能量四個方面分析壓痕數(shù)目以及壓痕形狀對結(jié)構(gòu)緩沖吸能特性的影響。通過對所設(shè)計殼結(jié)構(gòu)數(shù)值分析,得出,V2結(jié)構(gòu)隔沖效率最高,達(dá)到了71.0?,而具有三個壓痕的殼結(jié)構(gòu)隔沖效率比較低,甚至低于無壓痕結(jié)構(gòu)。加速度響應(yīng)不平穩(wěn)度隨著壓痕數(shù)目的增加而升高,曲線變的很不平穩(wěn)。結(jié)構(gòu)吸收總能量隨著壓痕數(shù)目的增加而增大,它是由結(jié)構(gòu)壓縮單位位移吸收能量與壓潰位移共同決定。由于單個殼結(jié)構(gòu)在吸能方面遠(yuǎn)不如填充結(jié)構(gòu),而為了得到吸能性能較好的填充殼結(jié)構(gòu),本文基于代理模型技術(shù)對泡沫鋁填充殼結(jié)構(gòu)進行多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計。提出多項式響應(yīng)面和徑向基函數(shù)兩種近似代理模型,通過全析因子試驗設(shè)計方法選取試驗設(shè)計樣本點,利用LS-DYNA有限元技術(shù)獲得設(shè)計樣本點的碰撞信息,構(gòu)造出沖擊過程的代理模型近似表達(dá)式,最后通過理想點法和NSGA-Ⅱ算法對多目標(biāo)優(yōu)化問題進行求解。
【關(guān)鍵詞】：薄壁殼 泡沫鋁填充殼 代理模型 理想點法 NSGA-Ⅱ算法
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-16
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 薄壁構(gòu)件研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 泡沫鋁填充殼結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 多目標(biāo)優(yōu)化研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新點14-16
• 2 ANSYS/LS-DYNA程序和多目標(biāo)優(yōu)化的基礎(chǔ)理論及優(yōu)化方法16-26
• 2.1 ANSYS/LS-DYNA簡介16-19
• 2.1.1 基本控制方程16-17
• 2.1.2 空間有限元離散化17-18
• 2.1.3 時間積分和時間步長控制18-19
• 2.2 試驗設(shè)計19-21
• 2.2.1 全析因子試驗設(shè)計19-20
• 2.2.2 正交試驗設(shè)計20-21
• 2.3 近似代理模型技術(shù)21-24
• 2.3.1 多項式響應(yīng)面模型22-23
• 2.3.2 徑向基函數(shù)模型23-24
• 2.4 多目標(biāo)優(yōu)化方法24-26
• 2.4.1 理想點法24-25
• 2.4.2 NSGA-Ⅱ遺傳算法25-26
• 3 含壓痕薄壁圓截面殼軸向沖擊數(shù)值模擬研究26-38
• 3.1 薄壁殼結(jié)構(gòu)數(shù)值計算模型26-30
• 3.1.1 幾何模型及網(wǎng)格26-28
• 3.1.2 材料模型28-29
• 3.1.3 接觸設(shè)置和加載29-30
• 3.2 數(shù)值計算結(jié)果分析30-37
• 3.2.1 壓痕對圓截面殼變形模式的影響30-33
• 3.2.2 結(jié)構(gòu)緩沖效果分析33-35
• 3.2.3 結(jié)構(gòu)吸能特性分析35-37
• 3.3 本章小結(jié)37-38
• 4 基于多項式響應(yīng)面模型對填充鋁殼結(jié)構(gòu)緩沖吸能多目標(biāo)優(yōu)化研究38-49
• 4.1 分析模型38-40
• 4.1.1 幾何模型及網(wǎng)格38
• 4.1.2 材料模型38-39
• 4.1.3 接觸設(shè)置和加載39-40
• 4.2 多目標(biāo)優(yōu)化問題定義40-41
• 4.2.1 結(jié)構(gòu)吸收總能量40
• 4.2.2 體積比吸能40-41
• 4.2.3 測控電路承受加速度幅值41
• 4.3 多目標(biāo)優(yōu)化問題求解41-46
• 4.3.1 試驗點選取41-42
• 4.3.2 有限元模擬結(jié)果42-44
• 4.3.3 多項式響應(yīng)面模型構(gòu)造44-45
• 4.3.4 多目標(biāo)優(yōu)化問題建立與求解45-46
• 4.4 優(yōu)化分析46-48
• 4.5 本章小結(jié)48-49
• 5 基于徑向基函數(shù)模型對填充菱形孔鋼殼結(jié)構(gòu)緩沖吸能多目標(biāo)優(yōu)化研究..405.1 分析模型49-60
• 5.1 分析模型49-50
• 5.2 多目標(biāo)優(yōu)化問題求解50-56
• 5.2.1 試驗點選取50-51
• 5.2.2 有限元模擬結(jié)果51-52
• 5.2.3 徑向基函數(shù)代理模型構(gòu)造52-54
• 5.2.4 多目標(biāo)優(yōu)化問題的建立與求解54-56
• 5.3 優(yōu)化分析56-59
• 5.4 本章小結(jié)59-60
• 6 總結(jié)與展望60-62
• 6.1 總結(jié)60-61
• 6.2 展望61-62
• 參考文獻62-69
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文及研究成果69-70
• 致謝70-71

【參考文獻】

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本文編號：1057483