【摘要】：傳統(tǒng)火箭炮發(fā)射箱的設(shè)計大多依據(jù)和參考的是以往的設(shè)計經(jīng)驗和結(jié)構(gòu),隨著火箭彈質(zhì)量的大幅度提升,發(fā)射箱剛度和強度等設(shè)計問題凸顯,僅借鑒現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)已很難滿足設(shè)計要求。故本文提出了基于結(jié)構(gòu)優(yōu)化理論和有限元分析的火箭炮發(fā)射箱設(shè)計方法和流程。首先建立了滿足已知設(shè)計參數(shù)的發(fā)射箱初始幾何模型,考慮到實際工況下火箭彈重力和然氣射流壓強對發(fā)射箱的動態(tài)作用,定義了火箭彈位于發(fā)射箱多個不同位置的有限元模型以及不同壓強載荷下的有限元模型。其次以剛度最大化為目標(biāo)對發(fā)射箱全部有限元模型進行了靜載條件下的拓撲優(yōu)化,并比較了不同制造約束對發(fā)射箱拓撲優(yōu)化結(jié)果的影響。依據(jù)發(fā)射箱拓撲優(yōu)化結(jié)果重新構(gòu)建了發(fā)射箱新模型,并對新模型的結(jié)構(gòu)性能開展了驗證,結(jié)果表明新模型剛度和強度都滿足要求。最后以質(zhì)量最小化為目標(biāo)對發(fā)射箱新模型進行了形狀優(yōu)化,優(yōu)化后結(jié)果表明發(fā)射箱變形、應(yīng)力等都在合理范圍之內(nèi)。本文探究了多個不同工況下發(fā)射箱拓撲優(yōu)化后的材料分布,依據(jù)拓撲優(yōu)化結(jié)果中材料的基本布局重新構(gòu)建了滿足設(shè)計要求的發(fā)射箱新模型,并對其進行了減重。進而總結(jié)提出了基于結(jié)構(gòu)優(yōu)化理論和有限元分析的火箭炮發(fā)射箱設(shè)計方法和流程,為火箭炮領(lǐng)域其它相關(guān)結(jié)構(gòu)件的設(shè)計提供參考。
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TJ393
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題背景及意義
        1.1.1 課題研究背景
        1.1.2 課題目的與意義
    1.2 國內(nèi)外結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究現(xiàn)狀
        1.2.1 傳統(tǒng)設(shè)計與優(yōu)化設(shè)計
        1.2.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化歷史
        1.2.3 國內(nèi)外結(jié)構(gòu)優(yōu)化現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究內(nèi)容
2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法與理論
    2.1 引言
    2.2 有限元分析理論
        2.2.1 彈性力學(xué)基本方程
        2.2.2 有限元法求解流程
    2.3 拓撲優(yōu)化方法與理論
        2.3.1 拓撲優(yōu)化數(shù)學(xué)模型
        2.3.2 材料插值模型
        2.3.3 數(shù)值不穩(wěn)定現(xiàn)象
    2.4 結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法
        2.4.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型
        2.4.2 靈敏度分析方法
        2.4.3 近似模型
        2.4.4 優(yōu)化方法
    2.5 小結(jié)
3 發(fā)射箱拓撲優(yōu)化與幾何重構(gòu)
    3.1 引言
    3.2 發(fā)射箱初始幾何模型
    3.3 發(fā)射箱拓撲優(yōu)化有限元模型
        3.3.1 網(wǎng)格劃分
        3.3.2 初始材料屬性
        3.3.3 相互作用
        3.3.4 有限元求解工況
    3.4 優(yōu)化參數(shù)設(shè)置
        3.4.1 設(shè)計區(qū)域劃分
        3.4.2 制造約束
        3.4.3 優(yōu)化求解控制參數(shù)
    3.5 拓撲優(yōu)化結(jié)果
        3.5.1 制造約束方案1結(jié)果
        3.5.2 制造約束方案2結(jié)果
        3.5.3 燃氣壓強作用下優(yōu)化結(jié)果
    3.6 發(fā)射箱幾何重構(gòu)
    3.7 小結(jié)
4 發(fā)射箱性能驗證
    4.1 引言
    4.2 發(fā)射箱重構(gòu)模型動力學(xué)分析
    4.3 驗證結(jié)果
    4.4 小結(jié)
5 發(fā)射箱形狀優(yōu)化
    5.1 引言
    5.2 多位置工況
    5.3 形狀變量
    5.4 優(yōu)化參數(shù)
    5.5 形狀優(yōu)化結(jié)果
    5.6 小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 論文總結(jié)
    6.2 論文創(chuàng)新點
    6.3 展望
致謝
參考文獻

【參考文獻】

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本文編號：2878031