基于響應面法的某防護結構優化設計

鄭雅麗，王顯會，張 堃，魏 然

（1.南京理工大學 機械工程學院，江蘇 南京 210094；2.陜西重型汽車有限公司 汽車工程研究院，陜西 西安 710200）

0 引言

近年來，隨著我國參加國際維和任務的不斷增加，使得我維和人員面臨IED的威脅不斷增加，這就要求軍用車輛生產企業必須生產符合相關防護標準的車輛［1］，如何提高軍用車輛的防護性能成為我國軍用車輛研發設計人員面臨的一個重要課題。其中，駕駛室底部是受爆炸沖擊影響較大的部分，其防護性能直接關乎乘員的人身安全，因此在爆炸沖擊下其防護性是軍用車防護性能的研究重點之一。對駕駛室底部的防護結構進行優化設計，是提高防護型駕駛室底部防護能力的有效措施。

由于爆炸沖擊類的問題涉及到大位移和大變形及沖擊載荷、材料非線性等多重非線性，使得其響應函數的導數往往是嚴重不連續的，這樣傳統的基于梯度的尋優方法具有很大局限性，往往不能得到最優解。面對這一問題，一種結合了試驗設計和數理統計的全局近似模型方法——響應面法成為解決該問題的有效途徑。該方法已被廣泛用于解決碰撞及其他類型的多重非線性響應問題，如張維剛等［2］利用響應面法實現了汽車碰撞安全的多目標優化；陳瀟凱等［3］結合了響應面法和序列二次規劃法對汽車全寬正面抗撞性進行了優化；Marcus［4］利用神經網絡法來建立響應面實現了對吸能盒形狀的優化。

1 防護結構有限元模型的建立及驗證

1.1 模型建立

在爆炸沖擊波作用下簡化后的某防護型駕駛室底部防護結構的1／2有限元模型如圖1所示。……