【摘要】：隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭對子彈的初速、射頻等要求的提高,身管內(nèi)壁的燒蝕損傷越來越嚴(yán)重,對于身管的燒蝕壽命與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究變得十分必要。本文以某型號高射機(jī)槍為研究目標(biāo),考慮身管參數(shù)的隨機(jī)性,利用隨機(jī)有限元的方法對其可靠壽命進(jìn)行分析,并以提高使用壽命為目標(biāo)對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),主要研究內(nèi)容包括以下幾點(diǎn)：(1)針對某典型武器身管,根據(jù)已有的身管幾何模型,利用Hypermesh與ANSYS建立某型高射機(jī)槍的平面有限元模型并施加必要的邊界條件和載荷,然后對該模型進(jìn)行熱力學(xué)與動力學(xué)耦合分析,得到子彈發(fā)射過程中身管內(nèi)壁的溫度和應(yīng)力的分布；然后考慮身管材料參數(shù)和尺寸參數(shù)離散性的情況下,結(jié)合可靠性計(jì)算的方法,根據(jù)國軍標(biāo)的射擊規(guī)范得到了該型號身管的可靠壽命分布；(2)針對某典型武器身管,先通過蒙特卡洛方法求解身管的燒蝕靈敏參數(shù),并利用散布圖完成參數(shù)間相關(guān)關(guān)系的研究；利用求得的敏感參數(shù)采用改進(jìn)的響應(yīng)面法完成了身管燒蝕功能函數(shù)的構(gòu)建,然后進(jìn)行身管參數(shù)靈敏度的分析；(3)針對某典型武器身管,在得到身管燒蝕的功能函數(shù)之后,考慮到優(yōu)化中施加的約束：最大應(yīng)力、子彈初速、振動頻率、尺寸約束,結(jié)合可靠性設(shè)計(jì)的理論,利用遺傳算法和高斯牛頓法完成了對身管燒蝕壽命的可靠性優(yōu)化；(4)在完成該型號身管的可靠性分析與優(yōu)化的基礎(chǔ)之上,利用MATLAB與Excel的接口ExcelLink以及ANSYS和Excel的二次開發(fā)接口,實(shí)現(xiàn)與MATLAB和ANSYS之間的數(shù)據(jù)傳遞,完成了身管熱壓耦合分析與優(yōu)化軟件的設(shè)計(jì)與開發(fā)；
【圖文】：

效期結(jié)束時(shí)膛線起始位置的溫度最高，，在實(shí)際的射擊試驗(yàn)中也是該位置的損傷最逡逑為嚴(yán)重，這一結(jié)果證明了有限元分析的正確性；圖２．７為后處理提取的身管內(nèi)壁逡逑危險(xiǎn)點(diǎn)的溫度響應(yīng)的曲線，從濕度變化圖中我們可Ｗ看出子彈的溫度呈現(xiàn)先急速逡逑上升再緩慢下降的趨勢，出現(xiàn)這一現(xiàn)象的主要原因在于在子彈發(fā)射的內(nèi)彈道時(shí)期逡逑時(shí)間較短內(nèi)壁溫度急劇上升，在后效期和間隔期由于子彈已經(jīng)出膛且階段時(shí)間較逡逑

考慮到槍管彈膛與彈殼之間的配合，子彈與身管采用斜肩定位式，彈殼的斜逡逑肩通過與彈藥室的一錐接觸定位，所身管內(nèi)壁的一錐的錐度不能改變，否則會逡逑使得彈殼無法定位，所我們在參數(shù)的分析過程中，對圖３．１中一錐的尺寸Ｌ７逡逑和Ｌ１０作為固定尺寸，在分析過程中僅考慮其在公差范圍內(nèi)的變化。逡逑計(jì)算中的蒙特卡洛抽樣參數(shù)選取了邋１５個(gè)比較關(guān)注的尺寸參數(shù)和２個(gè)材料參逡逑數(shù)（身管鋼和錯(cuò)絡(luò)層材料），表３．１為輸入?yún)?shù)分布；逡逑邐Ｕ邐邐Ｗ邐ＷＡ逡逑Ｔ逡逑ｉ逡逑３邐ｉ邐ｔ逡逑：］廣N逡逑Ｊ＾，ｄ－Ｍ［Ｌ．ＬＵ．＿邋ｌ�。筮姡蹋。尺姡掊义蠄D３．１身管二維尺寸圖逡逑邐表３．１輸入?yún)?shù)及其分布陣位；ｍｍ）邐逡逑隨機(jī)變量邐分布類型邐邐變異系數(shù)逡逑Ｌ１邐正態(tài)分布邐１５７邐
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TJ25

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2636168