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摘要
针对航炮炮塔复杂异型结构的减重问题,采用拓扑优化方法、均匀设计方法、静动态分析相结合的方法对其进行轻量化改进设计。采用基于变密度的拓扑优化方法对炮塔结构进行优化,得到了炮塔两支撑臂的拓扑构型,从中提取5个优化区域及其对应的参数范围。运用均匀设计法以优化区域为设计因素,参数范围为水平值,构建多种设计方案。通过静力学分析、模态分析和谐响应分析,获得了炮塔结构应力、应变,模态频率和各向谐位移等力学特性。经综合评价,优选出最佳方案。结果表明,改进后炮塔结构的低阶模态频率提升5～10 Hz,射击方向和高低方向谐响应最大振幅下降0.03 mm,方位方向下降0.04 mm;炮塔结构的动态性能得到提升,并实现减重8.3 kg,减重率26.4%,可为炮塔结构的轻量化研究提供参考。
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