【摘 要】
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针对航炮炮塔复杂异型结构的减重问题,采用拓扑优化方法、均匀设计方法、静动态分析相结合的方法对其进行轻量化改进设计.采用基于变密度的拓扑优化方法对炮塔结构进行优化,得到了炮塔两支撑臂的拓扑构型,从中提取5个优化区域及其对应的参数范围.运用均匀设计法以优化区域为设计因素,参数范围为水平值,构建多种设计方案.通过静力学分析、模态分析和谐响应分析,获得了炮塔结构应力、应变,模态频率和各向谐位移等力学特性.经综合评价,优选出最佳方案.结果表明,改进后炮塔结构的低阶模态频率提升5～10 Hz,射击方向和高低方向谐响应
【机 构】
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西北机电工程研究所,陕西咸阳 712099
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针对航炮炮塔复杂异型结构的减重问题,采用拓扑优化方法、均匀设计方法、静动态分析相结合的方法对其进行轻量化改进设计.采用基于变密度的拓扑优化方法对炮塔结构进行优化,得到了炮塔两支撑臂的拓扑构型,从中提取5个优化区域及其对应的参数范围.运用均匀设计法以优化区域为设计因素,参数范围为水平值,构建多种设计方案.通过静力学分析、模态分析和谐响应分析,获得了炮塔结构应力、应变,模态频率和各向谐位移等力学特性.经综合评价,优选出最佳方案.结果表明,改进后炮塔结构的低阶模态频率提升5～10 Hz,射击方向和高低方向谐响应最大振幅下降0.03 mm,方位方向下降0.04 mm;炮塔结构的动态性能得到提升,并实现减重8.3 kg,减重率26.4％,可为炮塔结构的轻量化研究提供参考.
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为了更好地模拟SRM(固体火箭发动机)推进剂/衬层粘接界面服役状态下的应力应变状态,设计了不同倾斜角度的界面拉伸试件.将聚合物封装的飞秒激光逐点直写光纤光栅(fsFBG)传感器埋入推进剂/衬层粘接界面试件中,研究了复杂应力载荷作用下fsFBG传感器的响应.结果表明:粘接试件的强度满足发动机设计验收指标,埋入的聚合物封装fsFBG传感器中心波长随拉应力载荷增大而减小,中心波长漂移量与施加的应力载荷具有良好的线性关系,复杂应力情况下传感器响应符合结构实际的服役状态.
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