車身底部防護(hù)的功能梯度結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中裝甲機(jī)動(dòng)車輛的廣泛使用，其戰(zhàn)場(chǎng)生存能力以及乘員安全防護(hù)成為一個(gè)無法回避的重要問題。如何在不影響車輛其他機(jī)動(dòng)性能的前提下，提高車輛的底部防護(hù)能力，提高車輛在戰(zhàn)場(chǎng)上的生存幾率是當(dāng)前各國(guó)軍方和專家學(xué)者所面臨的共同挑戰(zhàn)。因此，進(jìn)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(jì)具有十分重要的意義。
　　本文在國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有車輛底部防護(hù)技術(shù)的基礎(chǔ)上，以某型裝甲機(jī)動(dòng)車輛為研究對(duì)象，通過理論分析、試驗(yàn)研究和優(yōu)化設(shè)計(jì)相結(jié)合

2、的研究思路，引入具有較強(qiáng)防護(hù)性能的新型功能梯度結(jié)構(gòu)，結(jié)合車身底部構(gòu)型進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)，在保證不影響整車機(jī)動(dòng)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(yàn)結(jié)果，采用不同有限元爆炸算法對(duì)無約束目標(biāo)靶板進(jìn)行爆炸仿真，分析對(duì)比不同算法的優(yōu)缺點(diǎn);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(duì)抗爆炸沖擊性能的影響，對(duì)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(dòng)態(tài)響應(yīng)，利用基礎(chǔ)試驗(yàn)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(duì)象進(jìn)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(hù)結(jié)構(gòu)的厚度參數(shù)為設(shè)計(jì)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(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)，得出滿足條件的最優(yōu)設(shè)計(jì)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(jì)后