论文题目: 轻型火炮大架的优化设计
论文类型: 硕士论文
论文专业: 火炮,自动武器与弹药工程
作者: 王明真
导师: 顾克秋
关键词: 火炮大架,结构优化,有限元,参数化建模,多岛遗传算法,试验设计
文献来源: 南京理工大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本文围绕D30 122榴弹炮大架结构减重的研究,探索了两种新型大架本体结构方案,并以质量最轻为目标进行了结构优化设计,在保证大架强度和稳定性的前提下,取得了显著的减重效果。 本文主要研究内容有:① 应用Ⅰ—DEAS有限元软件对原D30 122榴弹炮进行大架的应力、和基础对大架的反力求解,并且对右大架本体进行了静力学和屈曲分析,得到了右大架的应力和屈曲因子的性能指标,为下一步新型大架本体的优化设计提供性能约束的参照;② 探索两种新型大架本体结构方案,在MSC.PATRAN环境下用板单元、梁单元耦合的方法建立了有限元模型,并应用PCL语言(PATRAN的二次开发语言)实现了结构的参数化建模;③ 在iSIGHT优化软件里集成MSC.PATRAN和MSC.NASTRAN;研究iSIGHT中文件解析、参数表、试验设计和优化规划等应用;④ 在iSIGHT优化软件平台上用试验设计和全局优化的组合策略对两种新型大架本体实现了结构优化。试验设计应用正交设计方法,全局优化应用多岛遗传算法。 本文应用iSISHT优化软件集成有限元分析软件,在参数化建模技术的基础上,应用多岛遗传算法作为全局优化算法,对火炮的典型部件实现了尺寸和形状层次上的优化。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 选题的背景和意义
1.2 国外火炮轻量化的发展现状
1.3 结构优化的研究和发展
1.3.1 结构优化的发展现状
1.3.2 结构优化的相关软件
1.4 遗传算法的应用概述
1.5 有限元法的应用概述
1.6 本文的研究内容
2 结构优化的原理与相关技术
2.1 结构优化基本理论
2.1.1 结构优化概述
2.1.2 结构优化的层次与分类
2.1.3 结构优化的数学模型
2.2 优化算法的分类
2.3 遗传算法及多岛遗传算法
2.3.1 遗传算法基本原理
2.3.2 遗传算法的特点
2.3.3 遗传算法的实现
2.3.4 多岛遗传算法
2.4 iSIGHT软件介绍
2.4.1 iSIGHT功能和特色
2.4.2 iSIGHT的优化算法工具
2.4.3 应用iSIGHT实施优化的过程
2.5 试验设计概述
2.5.1 试验设计的产生和发展
2.5.3 正交设计原理
2.5.4 iSIGHT软件的DOE功能介绍
2.6 本章小结
3 轻型火炮大架的有限元分析
3.1 有限元法概述
3.1.1 有限元法的基本步骤
3.1.2 本文应用的有限元软件介绍
3.1.3 本文应用的单元理论介绍
3.2 大架结构简介
3.3 大架有限元分析
3.3.1 大架受力分析
3.3.2 大架有限元建模
3.3.3 I-Deas分析结果
3.4 右大架本体有限元分析
3.4.1 右大架本体有限元模型建立
3.4.2 计算结果及分析
3.5 本章小结
4 新型大架本体结构优化
4.1 概述
4.2 参数化建模
4.2.1 参数化建模技术在结构优化中的应用概述
4.2.2 新型大架本体的结构方案
4.2.3 新型大架本体的有限元模型
4.2.4 新型大架本体模型参数化实施
4.2.5 模型设计参数的确定
4.3 优化数学模型的建立
4.4 新型大架本体在iSIGHT框架软件中优化的实施过程
4.4.1 过程集成
4.4.2 参数表设置
4.4.3 主要变量的筛选
4.4.3.1 制定DOE规划
4.4.3.2 DOE的运行
4.4.3.3 DOE的后处理
4.4.4 优化规划的实施
4.4.4.1 制定优化规划
4.4.4.2 优化规划的运行
4.4.4.3 优化结果评价
4.5 参数圆整
4.6 改进的结构方案优化设计
4.6.1 改进的新型大架结构方案概述
4.6.2 参数化建模
4.6.3 优化数学模型的建立
4.6.4 iSIGHT框架软件中优化的实施过程
4.6.3.1 过程集成和参数表设置
4.6.3.2 主要变量的筛选和优化规划的实施
4.6.3.3 优化结果评价
4.6.3.4 参数圆整
4.7 两种新型大架本体结构优化结果的评价与比较
4.8 本章小结
5 结束语
5.1 本文的总结
5.2 今后有待研究的问题
致谢
参考文献
发布时间: 2005-09-12
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