| 【中文题名】 | 基于有限元分析的鱼雷尾段优化设计 |
| 【英文题名】 | |
| 【学科专业】 | 机械设计及理论 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-7-5 |
| 【中关键词】 | 鱼雷,有限元分析,模态分析,APDL,优化设计,Vis |
| 【英关键词】 | Torpedo,Finite Element Analysis,Model Analysis,Optimized Design,APDL,VisMockup, |
| 【分类导航】 | 工业技术>武器工业>水中兵器>鱼雷及其发射装置>一般性问题>设计、计算 |
| 【论文摘要】 |
鱼雷尾段作为鱼雷结构中的一部分，在鱼雷工作状态下起到产生推力、控制航向的作用。为了达到鱼雷的高速性和隐蔽性，尾段自身在运作过程中的强度和刚度就显得非常重要，对鱼雷尾段进行静力学特性分析，可以指导人们对鱼雷尾段结构进行优化和更进一步的动态分析。
动态分析是鱼雷设计中得一个重要技术指标。本文首先运用大型有限元分析软件ANSYS，按照鱼雷尾段的结构特点和实际工作条件，建立整个尾段的三维有限元力学模型，进行了模态分析。从而确定了结构的自振频率和相应振型，为进行其它动态分析打下了基础，为结构设计提供了依据。
本文利用最优化理论，利用计算机这一现代设计工具，借助ANSYS有限元分析软件，在截面空间选取目标函数、设计变量并建立约束条件。并应用于鱼雷尾段的优化，取得了较为明显的效果，鱼雷尾段重量有一定程度的减轻。将优化后的鱼雷尾段重新建模，然后反馈到鱼雷尾段的虚拟模型之中，利用Vis Mockup中得VisVSA进行了容差分析，确定了合理的尺寸公差和位置公差，保证了产品的制造、装配和使用性能的要求。
本文还对鱼雷尾段内轴的优化程序进行了基于APDL的二次开发，实现了优化程序中的参数化建模，以... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
3-4 |
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Abstract |
4-5 |
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目录 |
5-8 |
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第一章 绪论 |
8-14 |
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1.1 研究背景 |
8-10 |
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1.2 鱼雷技术研究情况及发展趋势 |
10-12 |
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1.2.1 鱼雷设计方法发展概况 |
10 |
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1.2.2 国内外研究现状 |
10-12 |
|
1.3 课题研究简介 |
12-14 |
|
1.3.1 课题来源和问题的提出 |
12 |
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1.3.2 本文主要研究工作、方法及其结果 |
12-14 |
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第二章 鱼雷尾段结构的有限元分析 |
14-46 |
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2.1 有限元法分析理论 |
14-25 |
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2.1.1 有限元法简介 |
14-17 |
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2.1.2 有限元法的优缺点 |
17-18 |
|
2.1.3 有限元分析软件的选择 |
18-20 |
|
2.1.4 鱼雷结构静力分析有限元方程 |
20 |
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2.1.5 鱼雷结构模态分析有限元方程 |
20-25 |
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2.2 鱼雷结构的有限元模型 |
25-27 |
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2.2.1 建模的几个基本问题 |
25-26 |
|
2.2.2 鱼雷尾段结构建模 |
26-27 |
|
2.3 鱼雷尾段结构静态特性的有限元分析 |
27-33 |
|
2.3.1 定义材料 |
27-28 |
|
2.3.2 网格划分 |
28 |
|
2.3.3 边界条件 |
28 |
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2.3.4 施加载荷 |
28-29 |
|
2.3.5 静态特性的有限元计算结果及分析 |
29-33 |
|
2.4 鱼雷尾段结构的模态分析 |
33-45 |
|
2.4.1 模态分析的基本思想 |
33-34 |
|
2.4.2 模态分析的一般过程 |
34 |
|
2.4.3 鱼雷尾段主轴系统结合部参数的确定方法 |
34-37 |
|
2.4.4 鱼雷尾段主要部件及整体的模态分析 |
37-45 |
|
2.5 本章小结 |
45-46 |
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第三章 鱼雷尾段最优化设计及 APDL参数化有限元分析 |
46-86 |
|
3.1 优化方法、结构优化方法的发展状况 |
46-47 |
|
3.2 传统优化设计的方法及理论 |
47-58 |
|
3.2.1 优化设计的方法和步骤 |
47-52 |
|
3.2.2 优化数学模型的表达式 |
52-53 |
|
3.2.3 优化设计基本解法—迭代法 |
53 |
|
3.2.4 优化方法的选用 |
53-56 |
|
3.2.5 建立数学模型的步骤和方法 |
56-58 |
|
3.3 优化方法与 CAE |
58-61 |
|
3.4 鱼雷尾部轴系各部件优化设计 |
61-70 |
|
3.5 鱼雷尾部 APDL参数化有限元分析及其在优化程序中的应用 |
70-85 |
|
3.5.1 APDL参数化语言概述 |
70 |
|
3.5.2 变量参数及其用法 |
70-72 |
|
3.5.3 宏文件和宏库 |
72-75 |
|
3.5.4 定制用户化图形交互界面 |
75-78 |
|
3.5.5 APDL在轴类零件优化程序中的应用 |
78-85 |
|
3.6 本章小结 |
85-86 |
|
第四章 基于 Vis Mockup的装配容差分析及优化方法 |
86-102 |
|
4.1 数字化预装配、数字样机技术简介 |
86-87 |
|
4.2 Vis Mockup简介 |
87-88 |
|
4.3 产品结构的装配容差分析 |
88-100 |
|
4.3.1 制造业产品尺寸管理及公差分析的应用需求 |
88 |
|
4.3.2 VisVSA实时数字样机公差分析系统 |
88-89 |
|
4.3.3 装配工艺分离面行为公差定义 |
89 |
|
4.3.4 装配关系定义 |
89-90 |
|
4.3.5 装配环节的尺寸分析 |
90 |
|
4.3.6 装配过程的制造仿真模拟 |
90-91 |
|
4.3.7 鱼雷尾段容差分析 |
91-100 |
|
4.4 本章小结 |
100-102 |
|
第五章 结论与展望 |
102-104 |
|
5.1 结论 |
102 |
|
5.2 展望 |
102-104 |
|
致谢 |
104-105 |
|
参考文献 |
105-108 |
|
附录A:攻读学位期间在公开刊物上发表的学术论文目录 |
108 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.15822 |
