兵工学报 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (10): 3585-3595.doi: 10.12382/bgxb.2023.0722
田恒旭1, 林圣业1, 李浩2, 巫英豪1, 王茂森1, 戴劲松1,*()
收稿日期:
2023-08-07
上线日期:
2024-03-04
通讯作者:
TIAN Hengxu1, LIN Shengye1, LI Hao2, WU Yinghao1, WANG Maosen1, DAI Jinsong1,*()
Received:
2023-08-07
Online:
2024-03-04
摘要:
为提高抽壳滑板的疲劳寿命,进而满足射速在1500发/min左右的某10连发高射速自动机寿命达1000发的最低寿命要求,提出一种基于Kriging回归的代理模型用于抽壳滑板的疲劳优化。在与试验结果相符的有限元模型基础上,通过拉丁超立方采样设置初始样本点,构建与样本点相对应的结构模型,并计算每一组样本的理论寿命。根据初始样本点构建Kriging代理模型的同时,采用以改善期望准则为加点准则、遗传算法为子优化求解算法的代理优化算法来对目标函数进行寻优。优化后抽壳滑板的疲劳寿命提高到1193发,且经试验验证,优化结果满足自动机战术技术指标。研究结果表明,通过基于Kriging和遗传算法的代理优化算法能够快速有效地寻优得到全局最优解,适用于高射速自动机内破断零部件的疲劳优化,对工程应用具有一定的借鉴意义。
中图分类号:
田恒旭, 林圣业, 李浩, 巫英豪, 王茂森, 戴劲松. 基于Kriging模型的某高射速自动机内抽壳滑板疲劳优化[J]. 兵工学报, 2024, 45(10): 3585-3595.
TIAN Hengxu, LIN Shengye, LI Hao, WU Yinghao, WANG Maosen, DAI Jinsong. Fatigue Optimization of Sell Extractor Skateboard in a High-firing-speed Automatic Gun Based on Kriging Model[J]. Acta Armamentarii, 2024, 45(10): 3585-3595.
参数 | 数值 |
---|---|
密度/(kg·m-3) | 7820 |
弹性模量/MPa | 206000 |
泊松比 | 0.3 |
屈服强度/MPa | 400 |
表1 弹壳材料参数
Table 1 Shell material parameters
参数 | 数值 |
---|---|
密度/(kg·m-3) | 7820 |
弹性模量/MPa | 206000 |
泊松比 | 0.3 |
屈服强度/MPa | 400 |
参数 | 数值 |
---|---|
密度/(kg·m-3) | 7800 |
弹性模量/MPa | 213000 |
泊松比 | 0.3 |
弹性极限/MPa | 1482 |
屈服强度/MPa | 1620 |
强度极限/MPa | 1705 |
表2 某高强度合金钢的力学性能参数[12]
Table 2 Mechanical properties of a high-strength alloy steel [12]
参数 | 数值 |
---|---|
密度/(kg·m-3) | 7800 |
弹性模量/MPa | 213000 |
泊松比 | 0.3 |
弹性极限/MPa | 1482 |
屈服强度/MPa | 1620 |
强度极限/MPa | 1705 |
参数 | 数值 | 参数 | 数值 |
---|---|---|---|
σ'f/MPa | 1705 | ε'f | 0.221 |
b | -0.087 | c | -0.58 |
Ef/MPa | 213000 |
表3 E-N曲线参数值
Table 3 E-N curve parameter values
参数 | 数值 | 参数 | 数值 |
---|---|---|---|
σ'f/MPa | 1705 | ε'f | 0.221 |
b | -0.087 | c | -0.58 |
Ef/MPa | 213000 |
参数 | 数值 | 参数 | 数值 |
---|---|---|---|
θ/(°) | 90~110 | B/mm | 6~10 |
h/mm | 10~18 | R/mm | 0.4~4 |
表4 各设计变量参数设置
Table 4 Parameter setting of each design variable
参数 | 数值 | 参数 | 数值 |
---|---|---|---|
θ/(°) | 90~110 | B/mm | 6~10 |
h/mm | 10~18 | R/mm | 0.4~4 |
序号 | θ/(°) | h/mm | R/mm | B/1 | T/发 |
---|---|---|---|---|---|
1 | 93.11 | 10.83 | 1.64 | 6.05 | 707 |
2 | 92.23 | 13.04 | 1.90 | 6.97 | 500 |
3 | 93.97 | 14.76 | 2.81 | 7.73 | 855 |
4 | 90.44 | 16.28 | 3.75 | 8.63 | 417 |
5 | 91.34 | 17.01 | 1.07 | 9.83 | 205 |
6 | 95.56 | 10.01 | 0.68 | 6.56 | 414 |
7 | 94.76 | 12.14 | 2.08 | 7.18 | 476 |
8 | 97.16 | 13.79 | 2.66 | 8.35 | 363 |
9 | 97.94 | 15.64 | 4.00 | 8.82 | 609 |
10 | 96.39 | 17.54 | 1.38 | 9.25 | 392 |
11 | 101.79 | 11.60 | 2.44 | 6.22 | 1054 |
12 | 99.69 | 11.82 | 3.47 | 7.59 | 1124 |
13 | 100.42 | 14.32 | 1.43 | 8.07 | 323 |
14 | 98.00 | 15.30 | 0.79 | 8.97 | 403 |
15 | 99.32 | 16.75 | 2.14 | 9.61 | 425 |
16 | 105.79 | 11.15 | 0.51 | 6.37 | 412 |
17 | 102.82 | 12.59 | 3.14 | 6.85 | 613 |
18 | 104.15 | 14.13 | 0.92 | 8.23 | 293 |
19 | 104.74 | 14.95 | 1.23 | 8.49 | 253 |
20 | 102.31 | 17.83 | 2.30 | 9.39 | 426 |
21 | 107.26 | 12.42 | 1.77 | 7.40 | 493 |
22 | 108.99 | 13.22 | 2.88 | 7.88 | 415 |
23 | 109.62 | 15.98 | 3.59 | 9.15 | 603 |
24 | 108.27 | 16.44 | 3.37 | 9.94 | 444 |
表5 样本点试验设计及对应仿真结果
Table 5 Sample point test design and corresponding simulated results
序号 | θ/(°) | h/mm | R/mm | B/1 | T/发 |
---|---|---|---|---|---|
1 | 93.11 | 10.83 | 1.64 | 6.05 | 707 |
2 | 92.23 | 13.04 | 1.90 | 6.97 | 500 |
3 | 93.97 | 14.76 | 2.81 | 7.73 | 855 |
4 | 90.44 | 16.28 | 3.75 | 8.63 | 417 |
5 | 91.34 | 17.01 | 1.07 | 9.83 | 205 |
6 | 95.56 | 10.01 | 0.68 | 6.56 | 414 |
7 | 94.76 | 12.14 | 2.08 | 7.18 | 476 |
8 | 97.16 | 13.79 | 2.66 | 8.35 | 363 |
9 | 97.94 | 15.64 | 4.00 | 8.82 | 609 |
10 | 96.39 | 17.54 | 1.38 | 9.25 | 392 |
11 | 101.79 | 11.60 | 2.44 | 6.22 | 1054 |
12 | 99.69 | 11.82 | 3.47 | 7.59 | 1124 |
13 | 100.42 | 14.32 | 1.43 | 8.07 | 323 |
14 | 98.00 | 15.30 | 0.79 | 8.97 | 403 |
15 | 99.32 | 16.75 | 2.14 | 9.61 | 425 |
16 | 105.79 | 11.15 | 0.51 | 6.37 | 412 |
17 | 102.82 | 12.59 | 3.14 | 6.85 | 613 |
18 | 104.15 | 14.13 | 0.92 | 8.23 | 293 |
19 | 104.74 | 14.95 | 1.23 | 8.49 | 253 |
20 | 102.31 | 17.83 | 2.30 | 9.39 | 426 |
21 | 107.26 | 12.42 | 1.77 | 7.40 | 493 |
22 | 108.99 | 13.22 | 2.88 | 7.88 | 415 |
23 | 109.62 | 15.98 | 3.59 | 9.15 | 603 |
24 | 108.27 | 16.44 | 3.37 | 9.94 | 444 |
序号 | θ/(°) | h/mm | R/mm | b/mm | T/发 |
---|---|---|---|---|---|
1 | 100.71 | 11.55 | 3.07 | 7.08 | 1011 |
2 | 100.67 | 11.07 | 3.27 | 7.03 | 851 |
3 | 101.94 | 11.83 | 3.74 | 7.13 | 794 |
4 | 100.79 | 11.89 | 2.81 | 7.10 | 502 |
5 | 99.87 | 11.57 | 3.45 | 7.49 | 1052 |
表6 新添样本点及对应仿真结果
Table 6 Newly added sample points and corresponding simulated results
序号 | θ/(°) | h/mm | R/mm | b/mm | T/发 |
---|---|---|---|---|---|
1 | 100.71 | 11.55 | 3.07 | 7.08 | 1011 |
2 | 100.67 | 11.07 | 3.27 | 7.03 | 851 |
3 | 101.94 | 11.83 | 3.74 | 7.13 | 794 |
4 | 100.79 | 11.89 | 2.81 | 7.10 | 502 |
5 | 99.87 | 11.57 | 3.45 | 7.49 | 1052 |
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