[發明專利]方形發射箱裝置中箱蓋外形結構參數優化設計方法

有效

• 申請號: 202010584209.2
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111475984B
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 仲健林;任杰;趙昌方;任銳
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/17;F41F7/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 陳鵬

1.一種方形發射箱裝置中箱蓋外形結構參數優化設計方法，其特征在于，包括如下步驟：

（1）將方形發射箱中的箱蓋對稱截面幾何特征等效為等截面梁結構，等截面梁結構包括傾斜承壓段、水平承壓段及固定安裝段；

（2）等截面梁結構的幾何特征參數包括：箱蓋外側壓力作用區域在箱蓋安裝平面的投影長度2L₀、傾斜承壓段寬度L₁、水平承壓段寬度2L₂、傾斜承壓段與箱蓋安裝平面的夾角為θ；發射箱蓋外形結構設計參數采用發射箱蓋對稱截面幾何特征等效的等截面梁結構設計參數表征：L₁、L₂、θ，且滿足關系式L₁cosθ+ L₂= L₀；

（3）求解發射箱蓋對稱截面幾何特征等效的等截面梁結構在外側均布壓力載荷P作用下的外側承壓撓度，包括等截面梁結構的傾斜承壓段中心點在傾斜承壓段的垂向撓度、等截面梁結構的水平承壓段中心點在水平承壓段的垂向撓度；

（4）構建綜合撓度函數；

（5）基于綜合撓度函數建立優化問題，在滿足約束條件及邊界條件的基礎上，確保的值最小化；其中代表優化問題中發射箱蓋對稱截面幾何特征等效的等截面梁結構傾斜承壓段與箱蓋安裝平面的夾角可選取的最小值；代表實際發射箱結構中發射箱蓋可允許的最大高度；

（6）結合實際的方形發射箱蓋對稱截面幾何特征參數，采用多目標約束優化方法，對步驟（5）中的優化函數進行優化，得出發射箱蓋外壓承載性能最優時發射箱蓋的外形結構參數。

2.根據權利要求1所述的方形發射箱裝置中箱蓋外形結構參數優化設計方法，其特征在于，求解發射箱蓋對稱截面幾何特征等效的等截面梁結構在外側均布壓力載荷P作用下的外側承壓撓度，包括等截面梁結構的傾斜承壓段中心點在傾斜承壓段的垂向撓度、等截面梁結構的水平承壓段中心點在水平承壓段的垂向撓度，具體方法如下：

a）在等截面梁結構傾斜承壓段與等截面梁結構水平承壓段交接位置處采用剛化假設，即認為傾斜承壓段與水平承壓段交接位置處的轉角不發生變化；

b）采用材料力學理論中的莫爾積分、二次立法正則方程、圖乘法，求解得出發射箱蓋對稱截面幾何特征等效的等截面梁結構的傾斜承壓段中心點在傾斜承壓段的垂向撓度、等截面梁結構的水平承壓段中心點在水平承壓段的垂向撓度分別如下：

式中E代表發射箱蓋對稱截面幾何特征等效的等截面梁結構材料的等效彈性模量，I代表發射箱蓋對稱截面等效的等截面梁結構的截面慣性積。

3.根據權利要求1所述的方形發射箱裝置中箱蓋外形結構參數優化設計方法，其特征在于，步驟（2）中，當θ=0°時，發射箱蓋成為平板型箱蓋；當θ=90°且L₂= L₀時，發射箱蓋成為方帽型箱蓋；當0°θ90°時，發射箱蓋為棱臺型箱蓋；通過選擇不同的L₁、L₂、θ值，即可得出不同外形結構參數的發射箱蓋。

4.根據權利要求1所述的方形發射箱裝置中箱蓋外形結構參數優化設計方法，其特征在于，步驟（6）所述的結合實際的方形發射箱蓋對稱截面幾何特征參數，采用多目標約束優化方法，對步驟（5）中的優化函數進行優化，得出發射箱蓋外壓承載性能最優時發射箱蓋的外形結構參數，具體步驟如下：

a）設定邊界條件；

b）采用MATALB中的optimization優化工具箱，通過基于內點法的非線性優化算法對步驟（5）中的優化問題進行優化；

c）優化得出箱蓋對稱截面結構的設計參數；

d）采用有限元方法對不同設計參數下箱蓋的承壓變形結果進行分析，驗證步驟c）中的箱蓋對稱截面結構的設計參數的正確性。