基于拓撲優(yōu)化和高強鋼應(yīng)用的雷達車車架輕量化設(shè)計研究.pdf

1、雷達車車架是雷達車的主要承載結(jié)構(gòu)，其自身質(zhì)量較大。對雷達車車架進行輕量化設(shè)計研究可以顯著降低雷達車整車質(zhì)量，對提高雷達系統(tǒng)機動性、提高我軍戰(zhàn)斗力、降低制造成本、節(jié)能環(huán)保等都具有重要意義。
　　 在全球資源日益緊張、氣溫日益升高的今天，結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計研究越來越熱門，特別是車輛的結(jié)構(gòu)輕量化已越來越重要。本文首先論述了國內(nèi)外關(guān)于結(jié)構(gòu)輕量化的研究現(xiàn)狀，總結(jié)了車輛結(jié)構(gòu)輕量化的發(fā)展趨勢，比較了國內(nèi)外研究的差距和異同點，并通過對國內(nèi)外研究現(xiàn)

2、狀的分析初步提出了雷達車車架的輕量化方法。
　　 然后對各種輕量化方法進行了系統(tǒng)論述，并作了比較分析，還對結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法的分類及其數(shù)學(xué)算法、高強度鋼板強度等代設(shè)計方法進行了詳細研究，經(jīng)分析決定采用拓撲優(yōu)化和高強鋼板強度等代設(shè)計對雷達車車架進行輕量化設(shè)計研究；在此基礎(chǔ)上通過對雷達車及其車架結(jié)構(gòu)特點的進一步分析，制定出了雷達車架輕量化方案，并對為什么選擇這種方案作了仔細論證。
　　 在研究對象、研究方法和研究方案都確立的基礎(chǔ)上

3、，本文首先對雷達車車架撐腿進行了拓撲優(yōu)化設(shè)計，以撐腿設(shè)計區(qū)域的相對密度為設(shè)計變量，以優(yōu)化后設(shè)計區(qū)域剩余體積為約束條件，以整體結(jié)構(gòu)應(yīng)變能最小為優(yōu)化目標，建立了車架撐腿拓撲優(yōu)化設(shè)計模型，進行了拓撲優(yōu)化計算了，并對優(yōu)化結(jié)果進行了有限元分析和可制造化處理，在結(jié)構(gòu)剛度、強度不降低的條件下得到的新車架重量下降了12.9％，輕量化效果明顯。
　　 在撐腿拓撲優(yōu)化設(shè)計的基礎(chǔ)上，接著對橫梁進行了拓撲優(yōu)化設(shè)計，采用與撐腿拓撲優(yōu)化類似的優(yōu)化設(shè)置，建立

4、了車架橫梁拓撲優(yōu)化模型，并進行拓撲優(yōu)化計算和優(yōu)化結(jié)果的可制造化處理，通過對可制造化處理結(jié)果的有限元分析發(fā)現(xiàn)橫梁的拓撲優(yōu)化設(shè)計取得很好的輕量化效果。
　　 最后為進一步降低雷達車車架重量，在強度等代的條件下，本文采用高強度鋼板替換原普通鋼板的方法，并對替換后各構(gòu)件的鋼板壁厚進行了圓整和有限元分析，分析表明：高強度鋼板強度等代設(shè)計方法使車架重量下降了26.1％，輕量化效果顯著。
　　 經(jīng)過一系列輕量化手段本文最終使車架重量共