考虑弹头滚转姿态变化影响的防热层厚度优化

基于气动热/结构温度响应耦合计算方法,研究了弹头固定攻角再入条件下锥身典型子午面结构温度响应特性,以及滚转姿态变化时刻对各子午面结构温度响应的影响,建立了考虑弹头滚转姿态变化影响的防热层厚度优化方法,并基于该方法开展了弹头防热层厚度优化。最后,研究了滚转姿态变化次数对优化效果的影响。结果表明:在再入弹道前段进行滚转姿态变化可使外壁面气动加热量更为合理,有效降低弹体锥身壳体内壁面温升。当迎、背风面壳体内壁面最大温升约束为25 K时,与无滚转姿态变化状态下相比,滚转姿态变化设计可使防热层厚度减小0.725 mm,减小幅度为5.4%。通过与滚转姿态变化时刻的联合设计可有效降低锥身防热层厚度。与单次滚转姿态变化时相比,两次滚转姿态变化时防热层厚度减小量仅增大1.9%,增加滚转姿态变化次数对优化效果影响较小。

翼身融合自主式水下航行器的多泡结构耐压舱分步优化设计

针对翼身融合自主式水下航行器的扁平机身结构,提出了一种多泡结构耐压舱,它具有很强的抗压能力,并且充分地利用了机身空间。由径向基函数(radial basis function,RBF)代理模型和Kriging代理模型组成了精确度更高的混合代理模型,采用候选点采样和局部最优采样2种加点策略,对多泡结构耐压舱进行外形和结构的分步优化设计。以最大排水体积为优化目标、外形约束为约束条件,对多泡结构耐压舱进行外形的优化;选取最小结构质量作为优化目标、最大等效应力和屈曲系数为约束条件,对多泡结构耐压舱进行结构的优化。使用基于有限元方法的分析软件ANSYS对模型的强度和稳定性进行了分析。

使用混合代理模型的自主式水下航行器藕节壳体多目标优化

针对已有藕节壳体结构优化设计均为简化模型,且没有对内部有效体积进行分析的问题,文中使用非支配排序遗传算法(NSGA-II)和由径向基函数、支持向量回归函数、Kriging函数构建的混合代理模型,对自主式水下航行器(AUV)的切弧连接藕节壳体和环肋加强藕节耐压壳体进行了浮重比和内部有效体积的多目标优化,UG二次开发程序实现了藕节壳体的参数化建模,并在满足强度和稳定性要求的前提下,准确有效地获得该多目标优化问题的Pareto前沿,可为AUV壳体优化设计提供参考。

基于Pareto最优的翼身融合水下滑翔机结构优化设计

为进一步优化翼身融合水下滑翔机结构,使用基于Kriging代理模型的非支配排序多目标遗传算法(NSGA-II)对翼身融合水下滑翔机机身结构进行了质量和变形的多目标优化设计。最大等效应力和屈曲系数被设定为约束条件。首先使用UG二次开发程序实现翼身融合水下滑翔机结构的参数化建模,然后通过ANSYS软件进行分析,得到水下滑翔机的结构性能,最后通过数次迭代得到该多目标优化问题的Pareto最优解集,使用逼近于理想值的排序法(TOPSIS)获得Pareto前沿上的权衡最优设计点。该优化流程对翼身融合水下滑翔机机身结构优化设计具有一定工程参考价值。