基于可靠性的车辆防护组件优化*
2021-03-22王显会周云波李明星
爆炸与冲击 2021年3期
吴 凯,王显会,周云波,毕 政,李明星
(南京理工大学机械工程学院,江苏 南京210094)
在非对称局部战争的环境下,简易爆炸装置(improvised explosive device,IED)及地雷的威胁日益增大,军用车辆自身的防护及作战能力需得到更大的提升[1]。防地雷反伏击车主要通过底部防护组件来抵挡地雷和简易爆炸装置的威胁,防雷组件的厚度及质量的增加能在一定程度上提升车辆防护性能,但同时也会影响车辆的机动性。因此,在确保车辆防护能力的同时对底部防护组件进行轻量化设计是必要的。然而,在优化设计过程中,设计变量的不确定性以及爆炸工况的不确定性会影响目标性能,如防护组件的厚度变化、材料性能变化、爆炸环境下的土壤密度和炸药当量的变化等,这些设计变量的波动可能会导致最终设计失败,因此需在优化设计过程中引入可靠性优化。
对传统车辆碰撞安全性能的优化,已有了大量可靠性优化研究。吕晓江等[2]将多目标可靠性优化分析应用到一种车型正面40%重叠可变型壁障碰撞中,达到了车辆耐撞性和轻量化的要求,并提高了车身设计的可靠性。Pan 等[3]通过补偿代理模型拟合误差的保守策略,在车辆正面碰撞的可靠性优化中实现了可行的最佳设计。陈崇等[4]提出一种综合量化多种不确定性的概率统计方法,并将它运用在车辆前纵梁的稳健性设计中,实现了轻量化。Gu 等[5]在车辆前部结构耐撞性设计中,分别对比了确定性、可靠性和稳健性多目标优化,说明通过不确定性优化可以显著提高设计的可靠性和稳健性。……
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