一种制导火箭弹拨叉结构拓扑优化设计研究

摘要

拨叉作为制导火箭弹舵机的关键传动构件，其结构刚度与固有频率对火箭弹飞行控制影响显著。针对传统拨叉结构材料利用率不足及设计优化空间受限问题，开展拓扑优化设计，从而实现结构轻量化并提高固有频率。利用SoildWorks软件构建拨叉三维模型，将其导入Ansys有限元软件中开展受力分析，提取等效应力与总变形，对比初始模型是否符合拨叉使用要求。符合要求后对初始模型基于变密度法进行拓扑优化设计，与初始模型相比，在保证条件不变的情况下，优化后的模型质量减少了17.89%。对优化前后模型进行模态分析，对比优化前后的静力学特性及前3阶的模态振型，结果变形量增加了0.017 6 mm,最大应力增加了44.01 MPa,且第1、2、3阶模态均有提升，实现了拨叉优化设计的目的，为制导火箭弹零件结构设计提供思路。

关键词

拨叉结构 / 轻量化 / 拓扑优化 / 变密度法 / 模态

基金资助

辽宁省应用基础研究计划项目(2022JH2/101300254)