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复合材料火箭定向管的结构分析与优化

作　者: 卓艾宝
导　师: 于存贵
学　校: 南京理工大学
专　业: 兵器发射理论与技术
关键词: 复合材料 火箭炮定向管 瞬态动力学分析 多岛遗传算法 优化 iSIGHT
分类号: V25
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 233次
引　用: 2次
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内容摘要


复合材料应用于火箭炮定向管有利于减小结构质量,便于实现箱式发射,从而提高火箭武器系统战术技术性能。本文对复合材料定向管进行系统深入的分析,围绕复合材料定向管的参数化建模、动态特性、强度特性和结构优化等方面的问题进行研究和探索。研究工作主要包括以下几个方面:①运用ABAQUS的二次开发语言Python对复合材料定向管进行参数化建模,并对复合材料定向管进行模态分析,得到定向管各阶固有频率和振型。此外通过改变复合材料铺层结构,获得复合材料定向管固有频率随铺层角度和铺层数变化的规律。②对复合材料定向管进行瞬态动力学分析获得不同时刻和各铺层的分析结果,同时得到复合材料定向管的炮口振动情况。此外进行弹管碰撞分析,获得三个定心部和定向钮的碰撞力曲线。③根据不同的优化目标和优化层次,通过iSIGHT优化软件中集成ABAQUS,应用多岛遗传算法和序列二次规划法的综合优化算法,分别对复合材料定向管进行铺层角度和刚度的优化,获得具有优异的综合性能的复合材料定向管的设计方案。本文在复合材料研究中所采用的分析方法及所得结论在复合材料定向管设计中具有一定的参考价值。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-12
  1.1 选题背景和意义  7-8
  1.2 国内外研究进展  8-11
    1.2.1 复合材料在定向管中的应用现状和发展趋势  8-9
    1.2.2 复合材料结构分析优化研究现状和发展趋势  9-11
  1.3 本文主要研究内容  11-12
2 复合材料结构力学基本理论  12-25
  2.1 概述  12
  2.2 复合材料单层板的刚度特性  12-15
    2.2.1 各向异性体的刚度特性  12-13
    2.2.2 单层板的刚度特性  13-15
  2.3 复合材料层合板的刚度特性  15-20
    2.3.1 一般层合板的刚度特性  16-18
    2.3.2 斜交对称层合板的弹性特征  18-20
  2.4 定向管层合结构受载的层内力学特性分析  20-22
  2.5 复合材料强度失效准则  22-24
  2.6 小结  24-25
3 复合材料定向管参数化建模及模态分析  25-35
  3.1 概述  25
  3.2 有限元软件及二次开发介绍  25-27
  3.3 复合材料定向管有限元模型  27-29
  3.4 模态分析相关理论  29-30
  3.5 仿真结果分析  30-34
  3.6 小结  34-35
4 复合材料定向管瞬态动力学分析  35-46
  4.1 概述  35
  4.2 显式动力学算法  35-36
  4.3 复合材料定向管瞬态动力学分析  36-37
  4.4 仿真结果分析  37-43
    4.4.1 不同时刻的定向管应力云图  37-39
    4.4.2 复合材料定向管炮口的动态响应曲线  39
    4.4.3 复合材料定向管各铺层的应力云图  39-43
  4.5 弹管碰撞分析  43-45
    4.5.1 不同时刻的应力云图  43-44
    4.5.2 碰撞力曲线图  44-45
  4.6 小结  45-46
5 复合材料定向管结构优化  46-62
  5.1 概述  46
  5.2 结构优化的数学模型  46-47
  5.3 结构优化算法  47-49
  5.4 多学科设计优化软件iSIGHT  49-52
    5.4.1 iSIGHT优化设计功能  50-51
    5.4.2 iSIGHT优化设计过程  51-52
  5.5 复合材料定向管纤维铺层角度优化  52-55
    5.5.1 铺层角度优化数学模型  52
    5.5.2 铺层角度优化过程集成  52-53
    5.5.3 铺层角度优化参数表及算法设置  53-54
    5.5.4 铺层角度优化结果及分析  54-55
  5.6 复合材料定向管刚度优化  55-61
    5.6.1 刚度优化数学模型  55-56
    5.6.2 刚度优化过程集成  56
    5.6.3 刚度优化参数表及算法设置  56-57
    5.6.4 刚度优化结果及分析  57-61
  5.7 小结  61-62
6 结束语  62-64
  6.1 工作总结  62
  6.2 研究展望  62-64
致谢  64-65
参考文献  65-67

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中图分类: > 航空、航天 > 航空 > 航空用材料
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