火工分离装置工作性能的好坏直接关系到远程飞行器完成飞行任务的成功与否,因此对宇航火工分离装置进行结构优化具有重大的现实意义。由于火工分离装置的分离解锁过程是一个高度非线性的瞬态动力过程,涉及多个学科和专业领域,而且材料在高速高压条件下瞬时性态十分复杂,长期以来所沿用的经验设计方法和设计经验公式的局限性很大,对火工分离装置分离解锁过程一些实际有影响的因素不能定量地反映到设计计算中来,采用传统优化方法无法实现火工分离装置的结构优化建模和计算。本文把响应面方法引入到线性火工分离装置的结构优化中,使得优化模型中的目标函数显式化,采用大型有限元软件对线性火工分离装置的分离解锁过程进行数值模拟,代替了代价昂贵的实际试验,建立了科学合理的优化模型并求解,最终得到令人满意的优化结果,并对优化过程中出现的问题进行了细致的分析。本文对响应面方法作了比较全面的阐述,并在总结前人各种试验设计的基础上提出了适合于数值模拟试验的最少试验点设计方法,并进一步阐述了这种试验点设计的合理性,这种方法的提出使得试验点的数量减少而对响应面的近似精度并没有多大影响。本文采用ANSYS/LS-DYNA软件对线性火工分离装置的爆炸过程进行数值模拟,并通过对数值模拟理论的分析和比较,探讨了进一步提高数值模拟准确性的方法。