优化设计在导弹结构设计中的应用

2016-05-18
来源:中国兵器工业第203研究所


摘要:现代产品设计中,数字化设计和优化设计方法占有非常重要的地位。传统的战术导弹设计方法和流程逐渐不能满足现代导弹产品研发的需求。本文采用数字化设计方法和优化理念来提高导弹结构设计水平。讨论了传统导弹结构设计的流程及其存在的问题,对传统导弹设计流程进行再造,建立了集成优化理念和方法的导弹结构数字化设计平台和设计流程。案例研究表明,该设计平台和设计流程可以有效的提高设计效率和设计质量,得到更加合理和优化的设计结果。



引言

结构优化设计就是对各种工程结构设计问题,如重要结构参数的选择、参数匹配、结构校核等,充分利用现代数学、物理、力学以及计算方法的最新成就,寻求最佳设计的一种理论与方法。导弹弹体是导弹武器系统的重要安全部件,承受冲击、气动等各种载荷,承担着导引头、陀螺、战斗部、发动机、舵机等部件,其中不仅包括对振动、冲击敏感的元件,而且包含火工品,所以,其结构设计必须可靠。以往主要采用静强度设计方法设计,但随着导弹性能要求不断提高,传统的设计方法已不能满足需要。导弹弹体结构在满足可靠性要求的基础上,如何减轻质量,已是需要解决的重要问题之一。


结构优化设计包含拓扑优化、几何优化(形状和位置)、尺寸优化等方面的内容。它既体现了该领域问题由浅入深的发展过程,同时,又反映出设计者对问题理解认识的不断深入。结构优化经历40多年的研究与发展,目前,尺寸优化和几何优化技术已经比较成熟,在航空、航天、汽车等一些工业领域取得了成功的应用。拓扑优化仍然处在发展的初期,在应用方面相对来说还比较少,但已经成为结构优化领域近年来的研究热点之一,最佳结构拓扑在结构优化设计中占有非常重要的地位 。通过在导弹结构设计中,集成采用数字化设计、拓扑优化、形状优化和尺寸优化技术,对导弹结构进行了一系列优化研究,并建立了弹体结构的数字化设计、优化流程。实践研究表明,该设计平台方法和优化流程可以有效保证导弹结构优化设计的效率和质量。


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