車身底部防護的功能梯度結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭中裝甲機動車輛的廣泛使用，其戰(zhàn)場生存能力以及乘員安全防護成為一個無法回避的重要問題。如何在不影響車輛其他機動性能的前提下，提高車輛的底部防護能力，提高車輛在戰(zhàn)場上的生存幾率是當前各國軍方和專家學者所面臨的共同挑戰(zhàn)。因此，進行新型抗爆炸沖擊材料和結(jié)構(gòu)的研究與應用以及車身底部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計具有十分重要的意義。
　　本文在國內(nèi)外現(xiàn)有車輛底部防護技術(shù)的基礎上，以某型裝甲機動車輛為研究對象，通過理論分析、試驗研究和優(yōu)化設計相結(jié)合

2、的研究思路，引入具有較強防護性能的新型功能梯度結(jié)構(gòu)，結(jié)合車身底部構(gòu)型進行多目標優(yōu)化設計，在保證不影響整車機動性和通過性的基礎上提升整車的抗爆炸沖擊性能。
　　結(jié)合試驗結(jié)果，采用不同有限元爆炸算法對無約束目標靶板進行爆炸仿真，分析對比不同算法的優(yōu)缺點;分析研究功能梯度結(jié)構(gòu)的力學性能，通過改變不同結(jié)構(gòu)參數(shù)研究各參變量對抗爆炸沖擊性能的影響，對比分析不同邊界條件下功能梯度結(jié)構(gòu)的吸能效果和抗變形能力;為了研究車體和車內(nèi)乘員在爆炸沖擊作用下

3、的動態(tài)響應，利用基礎試驗和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，以車體結(jié)構(gòu)響應和乘員小腿脛骨受力為研究對象進行數(shù)值仿真分析研究;結(jié)合多目標優(yōu)化技術(shù)，以梯度結(jié)構(gòu)的密度設置、厚度和角度參數(shù)，車底防護結(jié)構(gòu)的厚度參數(shù)為設計變量，以結(jié)構(gòu)比吸能最大、變形量最小、乘員傷害值最低為目標函數(shù)進行多目標優(yōu)化設計，得出滿足條件的最優(yōu)設計參數(shù)，提升整車的抗爆炸沖擊性能。
　　通過本文的研究發(fā)現(xiàn)，功能梯度結(jié)構(gòu)的抗沖擊性能優(yōu)于普通均質(zhì)結(jié)構(gòu);與優(yōu)化前相比，經(jīng)過多目標優(yōu)化設計后