大威力、高機(jī)動(dòng)性和高精度是火炮武器的重要發(fā)展方向,從而對(duì)火炮的剛度、強(qiáng)度、速度和精度提出了更高的要求,亟需掌握發(fā)射載荷沿火炮關(guān)鍵部件傳遞的力學(xué)特征,通過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方法實(shí)現(xiàn)發(fā)射載荷傳遞規(guī)律的有效控制。傳統(tǒng)的火炮設(shè)計(jì)理論難以滿足這種發(fā)展需求,因此開(kāi)展大口徑火炮發(fā)射載荷傳遞規(guī)律及結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)研究具有重要的意義。本文以此為研究背景,應(yīng)用非線性有限元、數(shù)值計(jì)算、現(xiàn)代優(yōu)化設(shè)計(jì)等理論與方法對(duì)火炮結(jié)構(gòu)剛強(qiáng)度優(yōu)化設(shè)計(jì)、發(fā)射過(guò)程非線性有限元建模、發(fā)射載荷傳遞規(guī)律以及發(fā)射動(dòng)力學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)等問(wèn)題進(jìn)行研究。采用有限元法對(duì)不同射擊工況下炮架關(guān)鍵部件的剛強(qiáng)度進(jìn)行了分析,找出了結(jié)構(gòu)中的薄弱環(huán)節(jié)。對(duì)搖架進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì),有效提高了搖架的剛強(qiáng)度。針對(duì)上架剛度較差的問(wèn)題,提出了一種變后坐長(zhǎng)火炮上架結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化方法,以此對(duì)上架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了多射角工況條件下的優(yōu)化設(shè)計(jì),找出了上架結(jié)構(gòu)的最佳外形輪廓和加強(qiáng)筋的最佳布局,在此基礎(chǔ)上采用尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)上架結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì),獲得了上架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方案,顯著提高了上架結(jié)構(gòu)的剛強(qiáng)度。建立了火炮發(fā)射過(guò)程的非線性有限元?jiǎng)恿W(xué)模型,研究了火炮結(jié)構(gòu)非線性連接關(guān)系的有限元建模方法,重點(diǎn)考慮了身管與襯瓦、高低機(jī)... 

【文章頁(yè)數(shù)】：161 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 選題背景和意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 火炮發(fā)射動(dòng)力學(xué)
        1.2.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)及其在火炮中的應(yīng)用
        1.2.3 近似模型方法在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
    1.3 火炮發(fā)射載荷傳遞規(guī)律及結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)
    1.4 本文研究?jī)?nèi)容
2 火炮關(guān)鍵部件剛強(qiáng)度分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)
    2.1 火炮結(jié)構(gòu)組成及工作原理
    2.2 火炮結(jié)構(gòu)有限元網(wǎng)格劃分原則
    2.3 搖架結(jié)構(gòu)剛強(qiáng)度分析及改進(jìn)設(shè)計(jì)
        2.3.1 搖架剛強(qiáng)度分析有限元模型
        2.3.2 搖架結(jié)構(gòu)剛強(qiáng)度結(jié)果分析
        2.3.3 搖架改進(jìn)設(shè)計(jì)
    2.4 上架結(jié)構(gòu)剛強(qiáng)度分析
        2.4.1 上架剛強(qiáng)度分析有限元模型
        2.4.2 上架結(jié)構(gòu)剛強(qiáng)度結(jié)果分析
    2.5 大架和下架結(jié)構(gòu)剛強(qiáng)度分析
        2.5.1 大架和下架剛強(qiáng)度分析有限元模型
        2.5.2 大架和下架結(jié)構(gòu)剛強(qiáng)度結(jié)果分析
    2.6 計(jì)及多射角工況的上架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)
        2.6.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型和優(yōu)化算法
        2.6.2 上架箱形結(jié)構(gòu)外輪廓改進(jìn)設(shè)計(jì)
        2.6.3 基于拓?fù)鋬?yōu)化的上架加強(qiáng)筋布置設(shè)計(jì)
        2.6.4 上架結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)
        2.6.5 優(yōu)化結(jié)果分析
    2.7 本章小結(jié)
3 火炮發(fā)射過(guò)程的非線性有限元?jiǎng)恿W(xué)建模及模型驗(yàn)證
    3.1 火炮發(fā)射過(guò)程的非線性特性
    3.2 火炮發(fā)射過(guò)程的非線性有限元?jiǎng)恿W(xué)分析方法
        3.2.1 非線性有限元?jiǎng)恿W(xué)方程
        3.2.2 非線性有限元?jiǎng)恿W(xué)方程解法
        3.2.3 火炮接觸碰撞有限元分析方法
    3.3 火炮發(fā)射過(guò)程的非線性有限元建模
        3.3.1 火炮三維建模與網(wǎng)格劃分
        3.3.2 關(guān)鍵部件接觸碰撞有限元建模
        3.3.3 反后坐裝置建模
        3.3.4 其它連接關(guān)系建模
        3.3.5 邊界條件和發(fā)射載荷建模
    3.4 火炮有限元模態(tài)分析及試驗(yàn)驗(yàn)證
        3.4.1 火炮有限元模態(tài)分析方法
        3.4.2 火炮模態(tài)試驗(yàn)測(cè)試
        3.4.3 火炮模態(tài)有限元結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析
    3.5 火炮非線性有限元?jiǎng)恿W(xué)數(shù)值計(jì)算及試驗(yàn)驗(yàn)證
        3.5.1 火炮非線性有限元?jiǎng)恿W(xué)數(shù)值計(jì)算
        3.5.2 火炮發(fā)射動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)測(cè)試
        3.5.3 數(shù)值計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析
    3.6 本章小結(jié)
4 火炮發(fā)射載荷傳遞規(guī)律及動(dòng)態(tài)剛強(qiáng)度分析
    4.1 搖架發(fā)射載荷傳遞規(guī)律分析
        4.1.1 搖架受力分析傳統(tǒng)方法
        4.1.2 襯瓦接觸力計(jì)算結(jié)果對(duì)比分析
        4.1.3 齒弧接觸力計(jì)算結(jié)果對(duì)比分析
        4.1.4 耳軸作用力計(jì)算結(jié)果對(duì)比分析
    4.2 關(guān)鍵部件的動(dòng)態(tài)剛強(qiáng)度分析
        4.2.1 搖架動(dòng)態(tài)應(yīng)力
        4.2.2 上架動(dòng)態(tài)應(yīng)力
        4.2.3 下架動(dòng)態(tài)應(yīng)力
        4.2.4 大架動(dòng)態(tài)應(yīng)力
        4.2.5 部件應(yīng)力計(jì)算結(jié)果對(duì)比
    4.3 火炮大型重載滾子座圈動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析
        4.3.1 座圈受力分析
        4.3.2 滾子座圈大規(guī)模接觸碰撞有限元模型
        4.3.3 材料模型對(duì)座圈動(dòng)態(tài)響應(yīng)計(jì)算結(jié)果的影響
        4.3.4 滾子載荷分布及變化規(guī)律
    4.4 本章小結(jié)
5 結(jié)構(gòu)布置及結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)炮口振動(dòng)的影響分析
    5.1 反后坐裝置結(jié)構(gòu)布置對(duì)炮口振動(dòng)的影響
        5.1.1 復(fù)進(jìn)機(jī)和制退機(jī)的固定方式對(duì)炮口振動(dòng)的影響
        5.1.2 復(fù)進(jìn)機(jī)和制退機(jī)的布置位置對(duì)炮口振動(dòng)的影響
    5.2 火炮總體結(jié)構(gòu)參數(shù)靈敏度分析
        5.2.1 火炮總體結(jié)構(gòu)參數(shù)的選取及靈敏度分析方法
        5.2.2 后坐部分偏心距的影響
        5.2.3 炮口制退器質(zhì)量的影響
        5.2.4 前襯瓦軸向偏移量的影響
        5.2.5 長(zhǎng)圓筒本體壁厚的影響
        5.2.6 襯瓦與身管配合間隙的影響
        5.2.7 高低機(jī)齒輪齒弧嚙合間隙的影響
        5.2.8 搖架耳軸中心位置的影響
        5.2.9 結(jié)果分析
    5.3 本章小結(jié)
6 火炮發(fā)射動(dòng)力學(xué)近似建模及炮口振動(dòng)優(yōu)化研究
    6.1 結(jié)構(gòu)近似建模方法
        6.1.1 多項(xiàng)式響應(yīng)面模型
        6.1.2 Kriging模型
        6.1.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型
        6.1.4 近似模型質(zhì)量檢驗(yàn)
    6.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法
    6.3 火炮發(fā)射動(dòng)力學(xué)近似建模
        6.3.1 設(shè)計(jì)變量選擇及試驗(yàn)設(shè)計(jì)
        6.3.2 火炮結(jié)構(gòu)多項(xiàng)式響應(yīng)面模型
        6.3.3 火炮結(jié)構(gòu)Kriging模型
        6.3.4 火炮結(jié)構(gòu)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型
        6.3.5 火炮結(jié)構(gòu)RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型
        6.3.6 近似模型適應(yīng)性對(duì)比分析
    6.4 基于近似模型的炮口振動(dòng)優(yōu)化
        6.4.1 炮口振動(dòng)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型
        6.4.2 炮口振動(dòng)優(yōu)化方法
        6.4.3 優(yōu)化結(jié)果分析
    6.5 本章小結(jié)
7 結(jié)束語(yǔ)
    7.1 工作總結(jié)
    7.2 本文創(chuàng)新點(diǎn)
    7.3 研究工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄
    A. 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表論文情況
    B. 攻讀博士學(xué)位期間參加科研項(xiàng)目情況


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于對(duì)數(shù)型Heaviside近似函數(shù)作為過(guò)濾函數(shù)的動(dòng)力響應(yīng)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化ICM方法[J]. 葉紅玲,李耀明,張顏明,隋允康.  工程力學(xué). 2014(06)
[2]基于接觸動(dòng)力學(xué)的座圈動(dòng)態(tài)響應(yīng)仿真分析[J]. 劉春光,蘇鐵明,華順剛.  光電技術(shù)應(yīng)用. 2014(03)
[3]計(jì)及多射角工況的火炮上架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 梁傳建,楊國(guó)來(lái),王曉鋒.  火炮發(fā)射與控制學(xué)報(bào). 2014(02)
[4]典型火炮結(jié)構(gòu)振動(dòng)分析與前支架設(shè)計(jì)改進(jìn)[J]. 張永存,吳雪云,劉書田.  工程力學(xué). 2013(06)
[5]新型步戰(zhàn)車炮塔座圈發(fā)射過(guò)程動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析[J]. 蘇忠亭,徐達(dá),韓振飛,熊成文.  火力與指揮控制. 2013(02)
[6]火炮身管-反后坐裝置集成優(yōu)化設(shè)計(jì)方法研究[J]. 洪亞軍,曹巖楓,尹強(qiáng),徐誠(chéng).  中國(guó)機(jī)械工程. 2013(01)
[7]滾動(dòng)軸承動(dòng)態(tài)接觸特性數(shù)值模擬中若干問(wèn)題[J]. 童寶宏,劉穎,蘇葒.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2012(21)
[8]大口徑火炮座圈整體結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)響應(yīng)研究[J]. 劉朋科,史婉榮,郭新喜,高小科.  火炮發(fā)射與控制學(xué)報(bào). 2012(03)
[9]基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的側(cè)碰多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 周利輝,成艾國(guó),陳濤,趙敏,周澤.  中國(guó)機(jī)械工程. 2012(17)
[10]基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與遺傳算法的移動(dòng)硬盤耐撞性能多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 楊書儀,劉德順,趙繼云.  機(jī)械科學(xué)與技術(shù). 2012(08)

博士論文
[1]沖擊載荷作用下移動(dòng)梁沿支撐結(jié)構(gòu)大位移運(yùn)動(dòng)的時(shí)變力學(xué)研究[D]. 陳強(qiáng).南京理工大學(xué) 2014
[2]自行火炮彈炮多體發(fā)射系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真研究[D]. 陳世業(yè).南京理工大學(xué) 2013
[3]車載炮動(dòng)態(tài)非線性有限元仿真研究[D]. 葛建立.南京理工大學(xué) 2007

碩士論文
[1]基于剛?cè)狁詈夏Ｐ偷哪耻囕d迫擊炮關(guān)鍵結(jié)構(gòu)分析[D]. 陶齊岡.南京理工大學(xué) 2014
[2]某火炮結(jié)構(gòu)參數(shù)靈敏度分析與優(yōu)化研究[D]. 張俊飛.南京理工大學(xué) 2014
[3]超輕型火炮搖架結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D]. 錢輝仲.南京理工大學(xué) 2012
[4]超輕型火炮結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)有限元分析與總體優(yōu)化匹配技術(shù)研究[D]. 彭迪.南京理工大學(xué) 2012
[5]典型火炮結(jié)構(gòu)靜動(dòng)力分析與輕量化設(shè)計(jì)[D]. 吳雪云.大連理工大學(xué) 2011
[6]輕量化牽引火炮動(dòng)力學(xué)分析與優(yōu)化研究[D]. 周成.南京理工大學(xué) 2011
[7]船用齒輪箱的靈敏度研究及結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D]. 張雷.哈爾濱工程大學(xué) 2010
[8]某火炮架體動(dòng)態(tài)特性的研究[D]. 劉剛.南京理工大學(xué) 2008
[9]自行火炮炮塔結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)研究[D]. 高俁.南京理工大學(xué) 2007
[10]牽引火炮總體結(jié)構(gòu)多目標(biāo)優(yōu)化研究[D]. 龔海岳.南京理工大學(xué) 2006



本文編號(hào)：3718890