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某特种车辆方舱结构有限元分析及优化

吴长风  
【摘要】: 方舱是一种应用在特殊的环境下的特种车厢,广泛应用于工程抢险、野外勘探、医疗、供电和部队作战指挥等情况下,要求其能够防风、防雨、防腐、防蛀、承受太阳辐射、温度冲击、电磁干扰等特殊要求;最重要的是要求在方舱正常工作状况下,能够具有一定的结构刚强度,可以保证方舱内仪器和人员的正常工作,并能够具有一定的抗爆炸冲击载荷的能力。 本文首先研究了国内外方舱技术的应用和发展,对方舱大板的结构特点、性能和大板成型工艺等进行了介绍;并对目前国内方舱的标准要求,设计和制造工艺等方面进行了探讨,深入分析了大板式方舱的结构特点。 由于方舱结构的特殊性,在初始设计阶段对它进行试制和实验费用较高,并且难于进行冲击等动力学响应性能的实验。本文分析比较了目前针对大板方舱及类似结构的有限元建模方法,应用等效梁方法,结合壳单元和实体单元模拟方舱结构的方法,利用CAE软件HyperMesh、MSC.Patran、MSC.Nastran和OptiStruct对某特种车辆方舱结构进行了有限元建模和分析:进行静力分析,以校核该方舱结构的刚强度;进行爆炸冲击载荷的瞬态响应动力学分析;在分析的基础上引入了拓扑优化的方法对方舱底板进行拓扑结构优化,得到结构的最佳传力路径,为下阶段的方舱改进设计和结构轻量化提出了参考依据和改进建议。 本文所给出的模型和数据可供其他方舱或类似结构系统分析作参考,具有一定的理论意义和应用价值。


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