摘要：载荷外推作为载荷谱编制的重要技术手段,当前研究缺乏对于载荷外推总体方法的全面梳理、马尔可夫稳态分布的求解方法适应性不够、缺乏不同非参频次外推方法的比较与选用原则,导致不便生成高精度载荷谱以支撑装备性能设计。围绕坦克在高机动和极限工况下的载荷谱编制问题,基于某坦克行进间身管位移数据样本,分别使用基于雨流矩阵及核密度估计的非参数外推法、基于马尔可夫链蒙特卡洛(Markov Chain Monte Carlo,MCMC)的信号重构法以及Metropolis-Hastings(简称MH)直接采样法进行了载荷频次外推,并针对MCMC的信号重构法提出了一种改良马尔可夫稳态分布的求解方法。应用所提出的频次-极值相结合的载荷外推总体方法对坦克身管位移进行了频次扩充与极值预测,并结合实车试验结果验证了方法的准确性。研究结果表明:改良的马尔可夫稳态分布求解方法是有效的;在样本长度足够、外推精度要求不甚高的情况下,MH直接采样法可作为一种新的频次外推方法;运用频次-极值相结合的载荷外推总体方法所得结果精度较高;形成的频次外推法选用原则对于载荷谱编制过程中的方法选择具有一定的指导意义。研究工作为装备载荷谱的高质量编制提供了成熟的技术路线和参考。

摘要：随着现代战争模式对武器装备性能要求不断提高,需要新的设计方法以实现火炮总体结构参数最优设计,为此提出一种能够综合考虑各方面性能的火炮总体结构优化设计方法。建立火炮多体动力学的参数化模型,基于最优拉丁超立方试验设计方法得到设计参数的灵敏度和大量的输入-输出数据,由各参数的灵敏度合理计算不同射击工况及不同评价指标下的权重值,由输入-输出数据结合神经网络算法构建近似函数。搭建多级优化算法模型,计算收敛后即可得到火炮的最优设计方案。结果表明:与初始方案相比,优化后的设计方案稳定性有明显提高,评价指标平均改善22.27%;该方法从发射动力学角度可为火炮总体结构最优设计提供参考。

摘要：在传统的火炮设计及仿真过程中,通常假设部件之间为理想约束,认为座圈等结合部的轻微晃动对整体结构的影响很小,可以忽略。但采用这种方式对某大口径火炮的高低机进行动力学仿真时,发现仿真结果与射击测试结果完全不符。为研究问题原因,改进仿真方法,提高仿真对设计的指导意义,通过分析高速摄像拍摄到的火炮射击过程,依次考虑炮塔变形和座圈晃动的影响,在RecurDyn中进行动力学计算,将炮塔作为FFlex柔性体;再使用ABAQUS计算座圈的变形及晃动情况,并根据该计算结果,在RecurDyn中用弹簧阻尼单元模拟座圈的晃动。计算结果表明,将炮塔考虑为柔性体后,仿真结果仍不与测试结果相符,但考虑座圈的晃动之后,仿真结果与测试结果能够较好吻合,误差可控制在15%以内。根据该仿真结果,对火炮进行改进,射击过程中闭锁平衡机的油腔可有效提高火炮的射击稳定性。

摘要：以某大口径火炮弹药输送车的供补弹系统研制为背景,从结构动力学的角度出发,对向输送车补弹过程中抓弹机的工作时序进行了动力学仿真分析及优化。在优化中,以各时序的时长为设计参数,并将抓弹机的补弹过程分为负载时序和空载时序,结合对其工作过程的分析,将工作循环的总用时、负载时序中的关键部件受力及响应作为优化目标,以各时序所需驱动力不超过原设计方案为约束,求解得到优化后的补弹时序过程。优化结果表明,在不改变原设计方案的结构的前提下,优化后的时序方案的总用时从7.4 s缩短到7.2 s,弹丸晃动减少了66.0%,抓弹手不同位置的受力降低了11.2%~16.1%,新的时序方案能够在缩短总时长的同时使补弹过程更加平稳。该优化方法同样适用于抓弹机供弹、补药机补药供药以及主炮内供输弹机构等各类相似机构的工作过程的时序设计。

摘要：本文在考虑车身制造和装配成本的基础上,提出了一种基于图分解算法的车身装配结构设计方法,并为解决以厚度为设计变量进行优化时的收敛问题引入了一种多层二次择优的优化方法。以白车身底板为例,依照最小可制造尺寸对结构进行分割,以分割单元之间的连接关系作为设计变量,结合NSGA-II算法进行优化,得到最优装配方案;以优化得到的Pareto解集中的装配方案为初始解,从中进行二次择优,选出满足稳定性条件的解,对各子部件内的厚度施加约束进行板厚优化,并将得到的板厚值返回到图分解法中进行迭代,直到问题收敛,最终实现对焊接位置和板厚的同时优化。

摘要：为实现概念设计阶段在汽车模块化平台下对汽车白车身结构进行的模块化设计,提出一套划分模块并从中筛选出共享模块和非共享模块的方法。首先,在保证车身性能的同时考虑车身制造成本和装配成本,提出一种改进的图分解算法,进而能够定义出车身装配结构的最佳划分方式,并依此进行车身结构模块的划分;以该划分方式为基础,根据结构发生改动时所涉及到模具的成本和制造的复杂程度进行优先级排序,定义并筛选出其中的核心共享模块、参数化设计模块和柔性调整模块;在施加平台级约束后,平台下某车型的性能和单独优化该车性能的差值应控制在一定范围内,可根据该差值是否满足要求动态调整三种模块的筛选结果。算例以某三款车型的白车身底板为对象进行了划分和筛选,结果证明了该方法的有效性。

摘要：对某型履带式无人战车的通过性及射击稳定性进行研究,基于RecurDyn仿真平台建立战车的三维动力学模型,结合设计指标要求,构建不同行驶工况的路况模型,进行越障、越壕、爬坡等通过性及射击稳定性的仿真分析。仿真结果表明,该战车的初始设计方案基本可以满足指标要求,但存在越障时战车上仰姿态过高、落地时受到的冲击过大、越壕时诱导轮受到严重磕碰等问题,设计方案还应进一步改进。通过对仿真动画和战车俯仰角以及相关部件的受力曲线进行分析,对负重轮的布局进行改进设计,将第2组负重轮及其悬挂的装配位置向车首方向前移0.45 m,改进后的战车通过性得到了显著提高,且稳定性未受到任何不利影响。研究结果可作为无人战车智能环境感知与自主机动技术的研究基础,为相关车辆的底盘行驶系统设计提供一定参考。

摘要：以某中型无人战车的初期方案设计的底盘选型为研究背景,将基于完全相同的上装和车身主体的战车分别搭配履带、6×6轮式和8×8轮式3种不同的行驶系统,形成不同的设计方案,采用多体动力学仿真分析方法,计算战车在平坦路面上静止状态下和25 km/h速度行驶状态下的纵向射击的车身俯仰角和侧向射击的车身侧倾角,以及C、D和E级路面上以10、25和40 km/h速度行驶时的车身俯仰角,通过仿真对比分析3种设计方案的战车射击稳定性和行驶稳定性。研究结果表明,在不考虑制造成本、可靠性和可维修性、长途运输等因素的前提下,履带式底盘在稳定性方面更有优势,且两种轮式战车之间的差距不大。研究结果为战车在初期方案设计过程中对行驶系统的选型提供了动力学方面的参考。

摘要：为提高快速部署能力和战场上的机动性能,轻量化是未来武器装备的发展方向之一,但大口径火炮的轻量化设计可能会对其射击稳定性带来不利影响。对某型轻量化大口径履带式自行火炮进行动力学仿真分析,仿真结果表明,火炮发射时俯仰角过大,跳高过高,观测点纵向位移超过现役对标装备的实测结果3倍以上,扭杆悬挂的转角过大,影响其使用寿命。为解决该炮的稳定性问题,在底盘的尾部配备驻锄,根据相关设计经验确定驻锄压缩阻力系数的范围,在该范围内进行等间距取值计算,输出车身俯仰角和驻锄支反力与压缩阻力系数之间的关系曲线,曲线上存在拐点且该拐点附近即为压缩阻力系数的理想取值,配备驻锄后的火炮的各项稳定性指标都改善了90%左右,观测点数据也优于对标装备的实测结果,该炮的射击稳定性已能满足要求。研究为该轻量化大口径履带式自行火炮的总体设计提供了技术支撑。