基于參數(shù)化建模的藥柱傘盤結(jié)構(gòu)形狀優(yōu)化①

李 磊，段靜波，申志彬，唐國金

(1.總參工程兵科研三所，洛陽 471023;2.國防科技大學(xué) 航天與材料工程學(xué)院，長沙 410073)

0 引言

藥柱設(shè)計(jì)是發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的核心部分，藥柱形狀與其體積裝填分?jǐn)?shù)和結(jié)構(gòu)完整性有密切關(guān)系，而體積裝填分?jǐn)?shù)和結(jié)構(gòu)完整性是評(píng)價(jià)藥柱設(shè)計(jì)優(yōu)劣的重要指標(biāo)［1］，所以在藥柱設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)十分注重藥柱的形狀優(yōu)化。目前，考慮結(jié)構(gòu)完整性和裝填分?jǐn)?shù)要求的藥形優(yōu)化還較困難，因?yàn)樗幹膸缀涡螤钔^復(fù)雜，固體推進(jìn)劑又具有粘彈性特性，準(zhǔn)確計(jì)算其應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)具有一定難度，而且在形狀優(yōu)化過程中分析模型不斷變化，必須不斷地重新生成有限元網(wǎng)格，并進(jìn)行自適應(yīng)分析，使得研究難度進(jìn)一步加大。目前，粘彈性有限元方法和計(jì)算軟件的發(fā)展，給復(fù)雜藥形發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)完整性分析提供了理論與工具支持，計(jì)算軟件的二次開發(fā)工具又為復(fù)雜結(jié)構(gòu)的形狀優(yōu)化提供了便利條件，利用大型商用有限元軟件的二次開發(fā)工具進(jìn)行各種結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)成為新興的研究熱點(diǎn)［2－7］。

MSC.Patran軟件是一個(gè)并行框架式有限元前后處理及分析仿真系統(tǒng)，可很好地支持 MSC.Nastran和MSC.Marc等有限元分析程序，已廣泛用于航空航天、汽車、造船和國防等各大領(lǐng)域。MSC.Patran具有強(qiáng)大的網(wǎng)格劃分功能，可方便地設(shè)定有限元模型的載荷、邊界條件、材料和單元特性，并為用戶提供了便捷的二次開發(fā)工具——PCL(Patran Command Language)，使不同領(lǐng)域的用戶可根據(jù)自身特點(diǎn)進(jìn)行專用軟件的二次開發(fā)。張國棟［2］利用PCL建立了存在接觸關(guān)系的裝配體的參數(shù)化模型，并利用遺傳算法進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。……