本文以某省部級項目為研究背景,針對輕型牽引榴彈炮射擊時穩(wěn)定性差和架體剛強度不滿足要求的問題,運用非線性有限元理論研究其在發(fā)射載荷作用下的動態(tài)特性。在此基礎(chǔ)上,應用結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法對上架進行拓撲優(yōu)化和尺寸優(yōu)化。研究了土壤彈塑性變形的矩陣表示及其求解方法、部件之間接觸／碰撞和火炮非線性動力學模型求解方法。建立了輕型榴彈炮全炮非線性動力學模型,細致地模擬了駐鋤與土壤接觸／碰撞、土壤彈塑性變形、高平機力學特性等非線性因素。運用數(shù)值計算模擬輕型榴彈炮發(fā)射過程,獲得榴彈炮在發(fā)射載荷作用下的響應,分析主要部件和關(guān)鍵部位的動力學特性,并將部分仿真值與試驗值進行對比,驗證榴彈炮非線性動力學模型的正確性。通過求解不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的輕型榴彈炮非線性動力學模型,研究耳軸位置、大架長度、緩沖裝置、高平機、駐鋤等結(jié)構(gòu)參數(shù)對輕型榴彈炮射擊穩(wěn)定性的影響規(guī)律。在此基礎(chǔ)上,改變對射擊穩(wěn)定性有較大影響的結(jié)構(gòu)參數(shù),提高輕型榴彈炮的射擊穩(wěn)定性。運用變密度法對輕型榴彈炮上架結(jié)構(gòu)進行拓撲優(yōu)化,獲得上架結(jié)構(gòu)的最佳拓撲。根據(jù)上架最佳拓撲重構(gòu)上架結(jié)構(gòu),并對其進行尺寸優(yōu)化。優(yōu)化后的上架在質(zhì)量增幅僅為7.89%的情況下,各工況最大應力值和耳軸位移明... 

【文章來源】：南京理工大學江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
目錄
1 緒論
    1.1 選題背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究進展
        1.2.1 輕型榴彈炮
        1.2.2 火炮動力學仿真
        1.2.3 結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化設計
    1.3 本文研究內(nèi)容
2 非線性有限元方法
    2.1 概述
    2.2 土壤材料彈塑性變形
        2.2.1 彈塑性本構(gòu)關(guān)系矩陣表示
        2.2.2 彈塑性分析求解方法
    2.3 接觸問題有限元方法
        2.3.1 接觸界面條件
        2.3.2 接觸界面條件引入求解方程的方法
        2.3.3 求解接觸問題的步驟
    2.4 動力學問題有限元求解方法
        2.4.1 結(jié)構(gòu)動力學運動方程
        2.4.2 運動方程的求解方法
        2.4.3 不同求解方法的特點
    2.5 本章小結(jié)
3 輕型榴彈炮動力學建模及計算
    3.1 網(wǎng)格劃分
        3.1.1 網(wǎng)格劃分的基本原則
        3.1.2 全炮有限元網(wǎng)格劃分
    3.2 連接關(guān)系
    3.3 載荷施加
    3.4 計算工況
    3.5 結(jié)果與分析
        3.5.1 模型驗證
        3.5.2 架體動態(tài)特性
        3.5.3 炮口擾動
    3.6 本章小結(jié)
4 輕型榴彈炮射擊穩(wěn)定性影響因素分析
    4.1 概述
    4.2 耳軸位置對射擊穩(wěn)定性影響規(guī)律
        4.2.1 耳軸高度對射擊穩(wěn)定性影響規(guī)律
        4.2.2 耳軸前后位置對射擊穩(wěn)定性影響規(guī)律
    4.3 大架結(jié)構(gòu)對射擊穩(wěn)定性影響規(guī)律
        4.3.1 大架長度對射擊穩(wěn)定性影響規(guī)律
        4.3.2 大架緩沖裝置對射擊穩(wěn)定性影響規(guī)律
    4.4 高平機結(jié)構(gòu)對射擊穩(wěn)定性影響規(guī)律
        4.4.1 高平機剛度對射擊穩(wěn)定性影響規(guī)律
        4.4.2 高平機阻尼對射擊穩(wěn)定性影響規(guī)律
    4.5 駐鋤結(jié)構(gòu)對射擊穩(wěn)定性影響規(guī)律
        4.5.1 駐鋤厚度對射擊穩(wěn)定性影響規(guī)律
        4.5.2 駐鋤寬度對射擊穩(wěn)定性影響規(guī)律
    4.6 輕型榴彈炮射擊穩(wěn)定性改進
    4.7 本章小結(jié)
5 輕型榴彈炮上架結(jié)構(gòu)優(yōu)化
    5.1 上架結(jié)構(gòu)優(yōu)化概述
    5.2 連續(xù)體結(jié)構(gòu)優(yōu)化
    5.3 連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化理論
        5.3.1 均勻化方法
        5.3.2 變密度法
        5.3.3 優(yōu)化算法簡介
    5.4 輕型榴彈炮上架拓撲優(yōu)化
        5.4.1 上架拓撲優(yōu)化模型
        5.4.2 載荷及邊界條件
        5.4.3 上架拓撲優(yōu)化結(jié)果
    5.5 輕型榴彈炮上架尺寸優(yōu)化
        5.5.1 上架尺寸優(yōu)化模型
        5.5.2 上架尺寸優(yōu)化結(jié)果
    5.6 上架主要計算結(jié)果對比
    5.7 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 研究展望
致謝
參考文獻



本文編號：3115109