車身底部防護的功能梯度結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)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(dāng)前各國軍方和專家學(xué)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(yīng)用以及車身底部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)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(chǔ)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(shè)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(biāo)優(yōu)化設(shè)計，在保證不影響整車機動性和通過性的基礎(chǔ)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(biāo)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(xué)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(yīng)，利用基礎(chǔ)試驗和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，以車體結(jié)構(gòu)響應(yīng)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(biāo)優(yōu)化技術(shù)，以梯度結(jié)構(gòu)的密度設(shè)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(shè)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(biāo)函數(shù)進行多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計，得出滿足條件的最優(yōu)設(shè)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(biāo)優(yōu)化設(shè)計后