动能弹发射系统是一个极其复杂的机构,其往往是通过设计人员的经验进行设计的。这样动能弹发射系统就必然会经历“设计→制作→实验→改进”这一过程。但是,有时候需要对某些部件进行实验数据采集时,采用整个发射系统来进行实弹试验是非常浪费的。因此,非常有必要设计一种动能弹模拟发射装置,并通过将关键部件安装在模拟装置上进行试验,以获得该部件的实验数据。在动能弹发射的过程中整个系统会受到多种载荷的作用。本文结合国内外动能弹发射系统的设计与研究,以模拟发射装置的俯仰架为研究对象,对其进行了专门的设计与优化。优化后的俯仰架不仅符合了实验时对刚度和强度的要求,同时也在质量上较初步设计时下降了19%。本文首先根据技术指标的要求及设计经验,分析了动能弹发射系统的连接关系以及在工作过程中的受力情况,将其等效在模拟发射装置上,完成了模拟装置俯仰架的三维模型绘制;在此基础上依据载荷的大小以及边界条件,利用OptiStruct的分析模块对该俯仰架进行了静力学分析、模态分析以及运用RADIOSS进行了非线性动力学分析。由结果可以看出,初步设计的俯仰架是符合项目指标的。其次,通过OptiStruct将俯仰架刚强度为约束,将体积最小化定义为目标函数,最后将单元密度定义成设计变量,对俯仰架进行拓扑优化分析,获得了材料最优分布的密度云图,并通过该密度云图对俯仰架进行了反设计,得到了优化后的俯仰架。最后,为了检验优化后的俯仰架依然满足设计要求,再次对优化后的俯仰架进行了有限元分析。分析结果表明,优化后的俯仰架在刚度和强度符合要求的前提下,总体质量较原设计下降了19%,证明了此次优化设计合理性、可行性和正确性。以上成果也为模拟装置其他部件的优化给予了参考。