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侵彻试验中,测试电路模块往往会由于受到超过自身承受极限的冲击加速度不能正常工作。针对该问题,利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件分别优化设计了薄壁圆锥构件和薄壁方锥构件,并基于响应面法对所设计的缓冲构件进行了多目标优化。(1)采用ANSYS/LS-DYNA软件在相同的半正弦加速度冲击作用下,对不同底角角度的薄壁圆锥构件和相同尺寸的薄壁圆柱构件进行了数值模拟。通过对薄壁圆锥构件和薄壁圆柱构件的数值模拟比较,得出了相比薄壁圆柱构件,薄壁圆锥构件隔冲效率更高,吸能效果更佳的结果。得到了薄壁圆锥构件是比薄壁圆柱构件具有更好的缓冲吸能特性,是更佳的缓冲构件的结论;通过对不同底角角度的薄壁圆锥构件的数值模拟比较,得出了随着底角角度从90°减小到65°,薄壁圆锥构件的隔冲效率和比吸能均提高了一倍以上的结果。得到了薄壁圆锥构件的缓冲吸能特性随底角角度的减小而增大的结论。(2)基于响应面方法构建了优化目标的近似函数,首先采用全因子试验设计的方法选取了一个2因素6水平共计36个样本点的样本区间,对36个样本点分别进行数值模拟,利用得到的模拟结果分别拟合了测试电路模块的响应加速度、薄壁锥形构件的总吸能和质量比吸能三个优化目标的响应面近似函数,并对所构建的响应面模型进行了显著性评估和误差分析。得到了响应面模型的显著性较高,且近似响应面模型可以较为准确的反应数值模拟的结果。综合考虑三个优化目标,最终选定了薄壁圆锥构件和薄壁方锥构件的最优设计参数均为壁厚0.7mm,底角角度65°。(3)通过对测试电路模块的响应加速度峰值、薄壁锥形构件的总吸能和质量比吸能三个指标进行对比分析,比较分析了薄壁圆锥构件与薄壁方锥构件的缓冲吸能特性。通过研究发现,将显式有限元分析技术和响应面法相结合,不仅可以得到较为精确的近似结果,而且还可以利用得到的近似函数快速计算出最优的设计参数。同时,也为薄壁锥形构件在测试装置中的应用提供了一定程度的参考价值。