最小风险炸弹位置结构的优化方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了最小风险炸弹位置结构的优化方法和装置，包括：针对现有适航条款提出了一种最小风险炸弹位置结构作为机载抗爆容器，该容器一端封闭，另一端的封口方式为通过剪切销连接泄压盖与容器，在爆炸物质量较小时，剪切销赋予容器一定的包容能力；当爆炸物质量较大时，剪切销被剪断，泄压盖从容器中飞出，实现容器的定向泄压。本发明专利技术主要对已提出的最小风险炸弹位置结构进行有限元分析、建立函数代理模型、形状尺寸优化处理最终获得优化的结构形式；该方法在最小风险炸弹位置结构满足设计要求的条件下成为了一种等强度结构，并实现了结构的轻量化，降低了航空公司的运营成本，提升了其工程应用价值。了其工程应用价值。了其工程应用价值。

【技术实现步骤摘要】
最小风险炸弹位置结构的优化方法和装置


[0001]本专利技术涉及航空
，尤其是涉及最小风险炸弹位置结构的优化方法和装置。

技术介绍

[0002]目前，针对最小风险炸弹位置(LRBL)要求:最大审定客座量大于60座或者最大审定起飞总重量超过100,000磅(45,359千克)的飞机。在飞机上设计一个位置，在爆燃事件中应当将爆炸或有燃烧作用的装置放置于此以将对飞机的影响减至最小。
[0003]对于飞行中的飞机，除了通过设计指定一个最小风险炸弹位置外，当在客舱发现疑似爆炸装置时，根据制定的处置程序，还可以将疑似爆炸装置放置于事先设计的爆炸包容装置(最小风险炸弹位置结构)内，一旦爆炸，使炸弹爆炸对飞行关键结构、系统和人员的危害降至最低。
[0004]最小风险炸弹位置结构作为一种机上爆炸物的包容装置，由于其结构强度的可靠性关乎到了整个民机客舱的安全性，其结构材料通常采用高强度合金。
[0005]在最小风险炸弹位置结构的设计中，通常参考地上爆炸包容容器的结构设计，其结构特点为安全裕度高和质量大等。但是，在民航客机上，每增加1g重量就会给航空公司造成经济上的额外负担，而这种设计方法会大大增加成本。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供最小风险炸弹位置结构的优化方法和装置，既满足结构强度要求又能使结构轻量化，使最小风险炸弹位置结构实现最优设计，并且降低了成本。
[0007]第一方面，本专利技术实施例提供了最小风险炸弹位置结构的优化方法，所述方法包括：/>[0008]获取最小风险炸弹位置结构的工况数据，所述工况数据包括所述最小风险炸弹的位置结构材料、爆炸物起爆位置和爆炸物目标当量；
[0009]输入所述爆炸物起爆位置和所述爆炸物目标当量并采用ALE算法，建立n种不同罐壁厚度的所述最小风险炸弹位置结构的动力学仿真模型；
[0010]根据所述动力学仿真模型计算得到每种所述罐壁厚度对应的结构最大应力；
[0011]将每种所述罐壁厚度对应的结构最大应力，采用多项式响应面法建立所述罐壁厚度与对应所述最小风险炸弹位置结构的所述最大应力之间的函数关系；
[0012]根据每种所述罐壁厚度对应的结构最大应力和所述函数关系判断代理模型函数的精度；
[0013]如果所述代理模型函数的精度满足要求，则将所述最小风险炸弹位置结构沿径向截成m个结构段，并构建三维曲面；如果所述代理模型函数的精度不满足所述要求，则考虑增加不同所述罐壁厚度的最小风险炸弹位置结构的动力学仿真模型数量；
[0014]根据所述最小风险炸弹位置结构材料得到所述最小风险炸弹位置允许承受的最大应力；
[0015]根据所述最小风险炸弹位置允许承受的最大应力和所述三维曲面，确定每段结构的厚度；
[0016]将所述每段结构的厚度进行优化，得到x段阶梯结构。
[0017]进一步的，根据每种所述罐壁厚度对应的结构最大应力和所述函数关系判断代理模型函数的精度，包括：
[0018]根据每种所述罐壁厚度对应的结构最大应力和所述函数关系，计算均方根误差；
[0019]根据所述均方根误差判断所述代理模型函数的精度。
[0020]进一步的，根据每种所述罐壁厚度对应的结构最大应力和所述函数关系，计算均方根误差，包括：
[0021]根据下式计算所述均方根误差：
[0022][0023]其中，RMSE为所述均方根误差，n表示n种不同罐壁厚度的最小风险炸弹位置结构，f(x
i
)为第i种罐壁厚度的所述最小风险炸弹位置结构仿真计算得到的所述结构最大应力，为所述第i种罐壁厚度的最小风险炸弹位置结构拟合函数计算得到的结构最大应力。
[0024]进一步的，将所述最小风险炸弹位置结构沿径向截成m个结构段，并构建三维曲面，包括：
[0025]建立每个所述结构段的结构最大应力与结构的厚度的关系，从而得到m个多项式函数；
[0026]利用所述m个多项式函数建立反映所述结构的厚度、每个所述结构段的结构位置与所述结构最大应力三者关系的所述三维曲面。
[0027]进一步的，根据所述最小风险炸弹位置允许承受的最大应力和所述三维曲面，确定每段结构的厚度，包括：
[0028]根据所述最小风险炸弹位置允许承受的最大应力和所述三维曲面，得到内爆场下动载荷的分布规律；
[0029]根据所述内爆场下动载荷的分布规律确定所述每段结构的厚度。
[0030]进一步的，将所述每段结构的厚度进行优化，得到x段阶梯结构，包括：
[0031]从所述m个结构段中计算相邻结构段之间的厚度差小于第一数值的结构段，并统计数量为y个结构段；
[0032]将所述y个结构段优化为等厚度后，最终得到所述x段阶梯结构，其中，x+y≥m。
[0033]第二方面，本专利技术实施例提供了最小风险炸弹位置结构的优化装置，所述装置包括：
[0034]获取模块，用于获取最小风险炸弹位置结构的工况数据，所述工况数据包括所述最小风险炸弹的位置结构材料、爆炸物起爆位置和爆炸物目标当量；
[0035]仿真模型建立模块，用于输入所述爆炸物起爆位置和所述爆炸物目标当量并通过ALE算法，建立n种不同罐壁厚度的所述最小风险炸弹位置结构的动力学仿真模型；
[0036]结构最大应力计算模块，用于根据所述动力学仿真模型计算得到每种所述罐壁厚度对应的结构最大应力；
[0037]函数关系建立模块，用于将每种所述罐壁厚度对应的结构最大应力，采用多项式响应面法建立所述罐壁厚度与对应所述最小风险炸弹位置结构的所述最大应力之间的函数关系；
[0038]判断模块，用于根据每种所述罐壁厚度对应的结构最大应力和所述函数关系判断代理模型函数的精度；
[0039]截取模块，用于在所述代理模型函数的精度满足要求的情况下，将所述最小风险炸弹位置结构沿径向截成m个结构段，并构建三维曲面；如果所述代理模型函数的精度不满足所述要求，则考虑增加不同所述罐壁厚度的最小风险炸弹位置结构的动力学仿真模型数量；
[0040]许用最大应力计算模块，用于根据所述最小风险炸弹位置结构材料得到所述最小风险炸弹位置允许承受的最大应力；
[0041]确定模块，用于根据所述最小风险炸弹位置允许承受的最大应力和所述三维曲面，确定每段结构的厚度；
[0042]优化模块，用于将所述每段结构的厚度进行优化，得到x段阶梯结构。
[0043]进一步的，所述判断模块具体用于：
[0044]根据每种所述罐壁厚度对应的结构最大应力和所述函数关系，计算均方根误差；
[0045]根据所述均方根误差判断所述代理模型函数的精度。
[0046]第三方面，本专利技术实施例提供了电子设备，包括存储器、处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的方法。
[0047]第四方面，本专利技术实施例提供了具有处理器可执行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种最小风险炸弹位置结构的优化方法，其特征在于，所述方法包括：获取最小风险炸弹位置结构的工况数据，所述工况数据包括所述最小风险炸弹的位置结构材料、爆炸物起爆位置和爆炸物目标当量；输入所述爆炸物起爆位置和所述爆炸物目标当量并通过ALE算法，建立n种不同罐壁厚度的所述最小风险炸弹位置结构的动力学仿真模型；根据所述动力学仿真模型计算得到每种所述罐壁厚度对应的结构最大应力；将每种所述罐壁厚度对应的结构最大应力，采用多项式响应面法建立所述罐壁厚度与对应所述最小风险炸弹位置结构的所述最大应力之间的函数关系；根据每种所述罐壁厚度对应的结构最大应力和所述函数关系判断代理模型函数的精度；如果所述代理模型函数的精度满足要求，则将所述最小风险炸弹位置结构沿径向截成m个结构段，并构建三维曲面；如果所述代理模型函数的精度不满足所述要求，则考虑增加不同所述罐壁厚度的最小风险炸弹位置结构的动力学仿真模型数量；根据所述最小风险炸弹位置结构材料得到所述最小风险炸弹位置允许承受的最大应力；根据所述最小风险炸弹位置允许承受的最大应力和所述三维曲面，确定每段结构的厚度；将所述每段结构的厚度进行优化，得到x段阶梯结构。2.根据权利要求1所述的最小风险炸弹位置结构的优化方法，其特征在于，根据每种所述罐壁厚度对应的结构最大应力和所述函数关系判断代理模型函数的精度，包括：根据每种所述罐壁厚度对应的结构最大应力和所述函数关系，计算均方根误差；根据所述均方根误差判断所述代理模型函数的精度。3.根据权利要求2所述的最小风险炸弹位置结构的优化方法，其特征在于，根据每种所述罐壁厚度对应的结构最大应力和所述函数关系，计算均方根误差，包括：根据下式计算所述均方根误差：其中，RMSE为所述均方根误差，n表示n种不同罐壁厚度的最小风险炸弹位置结构，f(x
i
)为第i种罐壁厚度的所述最小风险炸弹位置结构仿真计算得到的所述结构最大应力，为所述第i种罐壁厚度的最小风险炸弹位置结构拟合函数计算得到的结构最大应力。4.根据权利要求1所述的最小风险炸弹位置结构的优化方法，其特征在于，将所述最小风险炸弹位置结构沿径向截成m个结构段，并构建三维曲面，包括：建立每个所述结构段的结构最大应力与结构的厚度的关系，从而得到m个多项式函数；利用所述m个多项式函数建立反映所述结构的厚度、每个所述结构段的结构位置与所述结构最大应力三者关系的所述三维曲面。5.根据权利要求1所述的最小风险炸弹位置结构的优化方法，其特征在于，根据所述最小风险炸弹位置允许承受的最大应力和所述三维曲面，确定每段...

【专利技术属性】
技术研发人员：解江，潘汉源，杨祥，蒋逸伦，王立轩，孙千礼，
申请(专利权)人：中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院，
类型：发明
国别省市：