魏　然, 王显会, 周云波, 张　明, 王良模

(南京理工大学 机械工程学院，南京　210094)



爆炸冲击下车辆底部结构与座椅系统多参数优化研究

魏然, 王显会, 周云波, 张明, 王良模

(南京理工大学 机械工程学院，南京210094)

摘要：为了减少爆炸冲击环境下某防护型车辆内的乘员损伤，对车辆底部结构与座椅系统进行多参数优化。优化过程中，利用多物质单元与流-固耦合算法仿真乘员损伤，并通过试验标定。以乘员小腿受力、颈部力矩为目标函数，以车辆底部结构的厚度、材料、座椅安装位置为设计参数，建立了底部结构及座椅系统的优化数学模型。引入多元统计学的降维技术，形成了基于因子分析的多参数优化方法，在满足精度的条件下，合理缩减参数样本空间，节省了计算成本。通过该算法得到了优化模型的帕累托解集，最终获得了减小乘员损伤的底部结构与座椅系统设计方案。

关键词：车辆底部构型；抗爆炸冲击；多参数优化；因子分析；乘员损伤

车辆及车内乘员在作战、维和任务中的地面威胁主要来自地雷和简易爆炸物的袭击[1]，车辆底部结构与座椅系统(简称底部系统，UCSS)直接影响车内乘员的生还率。为了提升车辆底部防护能力，国内外多采用有限元仿真对底部构型进行辅助设计，结合多物质单元算法(ALE)与流-固耦合算法[2-3](FSI)能精确模拟爆炸冲击波作用下的结构及乘员响应，Fatt等[4]和李利莎等[5]分别模拟了三明治结构和复合结构在冲击作用下的变形和响应，仿真与试验结果有较高的吻合度。……