本文以某大口徑牽引火炮為研究背景,應(yīng)用有限元法研究了火炮發(fā)射炮彈過程的非線性結(jié)構(gòu)動力學(xué)相關(guān)問題,為火炮系統(tǒng)的研究分析提供必要的理論與技術(shù)支持。系統(tǒng)闡述了牽引火炮系統(tǒng)的有限元建模策略與建模技術(shù)。分別介紹了CAE環(huán)境下幾何模型創(chuàng)建與處理的特點(diǎn)。另外,介紹了復(fù)雜系統(tǒng)的有限元建模技術(shù)與方法及不同的有限元平臺網(wǎng)格劃分技術(shù)在火炮部件有限元建模時(shí)的應(yīng)用。研究解決了帶有混合膛線的身管有限元模型的建模方法。運(yùn)用單截面二維網(wǎng)格分段掃描映射的方法創(chuàng)建了膛線身管有限元模型。考慮彈帶部分的塑性變形,建立了彈炮耦合系統(tǒng)接觸/碰撞有限元模型并進(jìn)行了相關(guān)的計(jì)算。利用有限元的數(shù)據(jù)傳遞技術(shù)模擬并分析了身管受到自重彎曲情況下火炮發(fā)射彈丸的瞬態(tài)響應(yīng)。研究了彈丸各項(xiàng)不均衡因素對側(cè)向速度的影響。探討了身管與搖架在不同的前后襯瓦間隙配合下的炮口響應(yīng)情況,并進(jìn)行了相應(yīng)的分析。探討了高平機(jī)等效剛度對炮口擾動響應(yīng)的影響。根據(jù)非線性有限元結(jié)構(gòu)動力學(xué)方程隱式與顯式積分算法的各自特點(diǎn),利用隱式顯式混合運(yùn)算的方法并將其應(yīng)用于基于彈炮耦合的火炮發(fā)射有限元動力學(xué)仿真中。通過顯式用戶子程序的構(gòu)建與子程序的數(shù)據(jù)傳遞銜接方式解決了彈丸膛內(nèi)運(yùn)動時(shí)期反后坐裝... 

【文章來源】：南京理工大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)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(jìn)展與現(xiàn)狀
        1.2.1 有限元的非線性問題
        1.2.2 火炮發(fā)射動力學(xué)研究動態(tài)
        1.2.3 彈炮耦合動力學(xué)研究現(xiàn)狀
        1.2.4 火炮系統(tǒng)動力學(xué)影響因素研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究內(nèi)容
2 牽引火炮系統(tǒng)的有限元建模策略與建模技術(shù)
    2.1 概述
    2.2 牽引火炮三維實(shí)體模型
    2.3 牽引火炮系統(tǒng)的有限元建模策略
    2.4 牽引火炮系統(tǒng)有限元建模方法與技術(shù)
        2.4.1 CAE環(huán)境下幾何模型創(chuàng)建與處理的特點(diǎn)
        2.4.2 針對復(fù)雜系統(tǒng)有限元網(wǎng)格建模與過渡方法
        2.4.3 有限元網(wǎng)格劃分技術(shù)的應(yīng)用
        2.4.4 不同有限元平臺建模時(shí)輸出格式的通用問題
        2.4.5 牽引火炮的有限元系統(tǒng)模型集成
    2.5 本章小結(jié)
3 彈炮耦合系統(tǒng)的彈塑性接觸/碰撞動力學(xué)模型
    3.1 概述
    3.2 彈體與彈帶的材料非線性有限元模型建立
        3.2.1 彈帶塑性硬化理論模型
        3.2.2 彈體與彈帶的彈塑性有限元模型
    3.3 彈丸膛內(nèi)運(yùn)動模型的基本假設(shè)與受力分析
        3.3.1 彈丸膛內(nèi)運(yùn)動力學(xué)模型的基本假設(shè)
        3.3.2 彈丸膛內(nèi)運(yùn)動所受主要載荷
    3.4 彈炮耦合系統(tǒng)的接觸/碰撞有限元分析
        3.4.1 膛線身管有限元模型
        3.4.2 彈炮耦合系接觸-碰撞模型
        3.4.3 動力學(xué)仿真計(jì)算結(jié)果分析
    3.5 身管自重對火炮動態(tài)發(fā)射特性的影響
        3.5.1 自重作用下的身管有限元靜力學(xué)分析
        3.5.2 多步驟分析概述
        3.5.3 數(shù)據(jù)傳遞的應(yīng)用場合與優(yōu)點(diǎn)
        3.5.4 自重彎曲變形的身管有限元建模思路
        3.5.5 身管自重作用對彈丸膛內(nèi)運(yùn)動規(guī)律的影響
        3.5.6 身管自重作用對炮口擾動的影響
    3.6 本章小結(jié)
4 火炮發(fā)射動態(tài)響應(yīng)相關(guān)因素分析
    4.1 概述
    4.2 彈丸不均衡因素對彈丸側(cè)方速度的影響
        4.2.1 彈丸不均衡因素引起的側(cè)方速度理論計(jì)算與有限元計(jì)算
        4.2.2 彈丸不均衡各因素對彈丸第一側(cè)方速度的影響
    4.3 柔性身管與帶間隙搖架襯瓦之間的接觸/碰撞模型
        4.3.1 帶間隙的柔性身管與搖架的接觸/碰撞模型有限元計(jì)算方法
        4.3.2 身管圓柱部與搖架套箍配合間隙對炮口擾動的影響
    4.4 高平機(jī)剛度對炮口擾動的影響
        4.4.1 高低平衡機(jī)等效剛度的有限元模擬
        4.4.2 考慮高低平衡機(jī)剛度的火炮發(fā)射動力學(xué)模型計(jì)算結(jié)果
    4.5 本章小結(jié)
5 基于彈炮耦合的火炮動態(tài)非線性有限元模型
    5.1 概述
    5.2 彈炮耦合的火炮系統(tǒng)模型有限元計(jì)算方法
        5.2.1 有限元計(jì)算方法理論
        5.2.2 顯式隱式混合計(jì)算方法在火炮系統(tǒng)中的應(yīng)用
        5.2.3 顯式用戶子程序及混合計(jì)算時(shí)子程序數(shù)據(jù)傳遞銜接
    5.3 彈炮耦合的火炮動態(tài)非線性有限元模型計(jì)算條件
    5.4 仿真結(jié)果分析
        5.4.1 彈丸膛內(nèi)運(yùn)動姿態(tài)變化仿真計(jì)算結(jié)果
        5.4.2 彈丸發(fā)射時(shí)導(dǎo)轉(zhuǎn)力矩對火炮系統(tǒng)連接部件的影響
    5.5 炮口振動仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比
    5.6 本章小結(jié)
6 全文總結(jié)
    6.1 工作總結(jié)
    6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]線膛身管建模方案及彈炮耦合問題研究[J]. 鄧輝詠,何循來,海燕,殷軍輝.  兵工自動化. 2019(11)



本文編號：3255418