[发明专利]方形发射箱装置中箱盖外形结构参数优化设计方法

权利要求书

1.一种方形发射箱装置中箱盖外形结构参数优化设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将方形发射箱中的箱盖对称截面几何特征等效为等截面梁结构，等截面梁结构包括倾斜承压段、水平承压段及固定安装段；

（2）等截面梁结构的几何特征参数包括：箱盖外侧压力作用区域在箱盖安装平面的投影长度2L₀、倾斜承压段宽度L₁、水平承压段宽度2L₂、倾斜承压段与箱盖安装平面的夹角为θ；发射箱盖外形结构设计参数采用发射箱盖对称截面几何特征等效的等截面梁结构设计参数表征：L₁、L₂、θ，且满足关系式L₁cosθ+ L₂= L₀；

（3）求解发射箱盖对称截面几何特征等效的等截面梁结构在外侧均布压力载荷P作用下的外侧承压挠度，包括等截面梁结构的倾斜承压段中心点在倾斜承压段的垂向挠度、等截面梁结构的水平承压段中心点在水平承压段的垂向挠度；

（4）构建综合挠度函数；

（5）基于综合挠度函数建立优化问题，在满足约束条件及边界条件的基础上，确保的值最小化；其中代表优化问题中发射箱盖对称截面几何特征等效的等截面梁结构倾斜承压段与箱盖安装平面的夹角可选取的最小值；代表实际发射箱结构中发射箱盖可允许的最大高度；

（6）结合实际的方形发射箱盖对称截面几何特征参数，采用多目标约束优化方法，对步骤（5）中的优化函数进行优化，得出发射箱盖外压承载性能最优时发射箱盖的外形结构参数。

2.根据权利要求1所述的方形发射箱装置中箱盖外形结构参数优化设计方法，其特征在于，求解发射箱盖对称截面几何特征等效的等截面梁结构在外侧均布压力载荷P作用下的外侧承压挠度，包括等截面梁结构的倾斜承压段中心点在倾斜承压段的垂向挠度、等截面梁结构的水平承压段中心点在水平承压段的垂向挠度，具体方法如下：

a）在等截面梁结构倾斜承压段与等截面梁结构水平承压段交接位置处采用刚化假设，即认为倾斜承压段与水平承压段交接位置处的转角不发生变化；

b）采用材料力学理论中的莫尔积分、二次立法正则方程、图乘法，求解得出发射箱盖对称截面几何特征等效的等截面梁结构的倾斜承压段中心点在倾斜承压段的垂向挠度、等截面梁结构的水平承压段中心点在水平承压段的垂向挠度分别如下：

式中E代表发射箱盖对称截面几何特征等效的等截面梁结构材料的等效弹性模量，I代表发射箱盖对称截面等效的等截面梁结构的截面惯性积。

3.根据权利要求1所述的方形发射箱装置中箱盖外形结构参数优化设计方法，其特征在于，步骤（2）中，当θ=0°时，发射箱盖成为平板型箱盖；当θ=90°且L₂= L₀时，发射箱盖成为方帽型箱盖；当0°θ90°时，发射箱盖为棱台型箱盖；通过选择不同的L₁、L₂、θ值，即可得出不同外形结构参数的发射箱盖。

4.根据权利要求1所述的方形发射箱装置中箱盖外形结构参数优化设计方法，其特征在于，步骤（6）所述的结合实际的方形发射箱盖对称截面几何特征参数，采用多目标约束优化方法，对步骤（5）中的优化函数进行优化，得出发射箱盖外压承载性能最优时发射箱盖的外形结构参数，具体步骤如下：

a）设定边界条件；

b）采用MATALB中的optimization优化工具箱，通过基于内点法的非线性优化算法对步骤（5）中的优化问题进行优化；

c）优化得出箱盖对称截面结构的设计参数；

d）采用有限元方法对不同设计参数下箱盖的承压变形结果进行分析，验证步骤c）中的箱盖对称截面结构的设计参数的正确性。