梁传建，杨国来，王晓锋

（南京理工大学机械工程学院，江苏南京 210094）

计及多射角工况的火炮上架结构优化设计

梁传建，杨国来，王晓锋

（南京理工大学机械工程学院，江苏南京 210094）

针对火炮的多射角工况特性，建立火炮上架结构的有限元模型，依据火炮发射时上架的结构受力特性及其技术设计要求，对其进行静态刚强度分析，在此基础上以提高上架刚度为目标，先运用拓扑优化方法寻求上架的最佳材料分布，确定加强筋的合理布局，再运用尺寸优化方法对上架进行详细设计，获取最终的结构优化方案。优化后多射角工况下左右耳轴中心位移显著减小，最大减小比率为32.61%，同时结构质量减小了1.42%，达到了提高上架刚度的优化设计目标。

火炮上架；多射角工况；拓扑优化；尺寸优化

现代高技术战争对火炮的战术技术性能提出了越来越高的要求。上架支承着火炮起落部分，是火炮的重要部件，在火炮发射过程中承受巨大的冲击载荷，其结构、刚度以及强度对火炮的战术技术性能有着重要的影响［1］。传统火炮上架的设计研制主要依赖设计人员的经验，遵循设计-校核-改进-校核的模式，导致设计周期过长，成本过高，且很难获得最优的结构方案。优化设计能够提高结构性能，满足结构轻量化要求，缩短研发周期，降低成本和能量损耗，在许多行业已成为生产过程中必须且至关重要的环节［2-5］。文献［6-7］研究了拓扑优化在火炮结构优化设计中的应用，获得了满足要求的优化方案，但他们的优化策略均存在一定的局限性。……