火炮射擊過程是彈丸在高溫、高壓火藥燃?xì)馔苿酉卵厣砉茌S向高速運(yùn)動的過程。由于身管彎曲、彈丸與身管的接觸碰撞、彈帶的變形、彈帶與身管的高速度摩擦等因素的存在,使得彈丸運(yùn)動具有不確定性,導(dǎo)致彈丸出炮口瞬間狀態(tài)參數(shù)的擾動,而彈丸炮口狀態(tài)參數(shù)是外彈道的初始條件,直接與火炮的射擊精度相關(guān)。因此,建立火炮發(fā)射過程彈炮耦合動力學(xué)模型,得到彈丸膛內(nèi)運(yùn)動規(guī)律,揭示彈炮耦合機(jī)理,預(yù)測彈丸炮口擾動,提取彈炮耦合系統(tǒng)中的關(guān)鍵參數(shù),對提高火炮射擊精度有重要意義。針對上述問題,本文主要展開的研究內(nèi)容如下:（1）基于火炮發(fā)射原理和物理結(jié)構(gòu),建立相關(guān)坐標(biāo)系統(tǒng)用于描述身管和彈丸的相對運(yùn)動;根據(jù)彈炮耦合系統(tǒng)的坐標(biāo)系拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),以相鄰剛體之間的相對運(yùn)動為基礎(chǔ),推導(dǎo)系統(tǒng)的運(yùn)動學(xué)方程;基于系統(tǒng)的運(yùn)動學(xué)方程,根據(jù)虛功率原理,推導(dǎo)系統(tǒng)動力學(xué)方程。（2）考慮身管剛?cè)狁詈闲?yīng),基于Timoshenko梁假設(shè),建立多段變截面梁表示的身管模型,采用譜元法離散身管模型,得到描述身管柔性運(yùn)動的動力學(xué)方程;基于浮動坐標(biāo)系方法,建立了基于Timoshenko梁假設(shè)的身管剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)模型。（3）對彈炮耦合問題展開研究:包括身管膛線與彈帶的相互作用、身... 

【文章頁數(shù)】：153 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 選題背景及意義
    1.2 火炮發(fā)射動力學(xué)研究概況
        1.2.1 柔性身管建模研究現(xiàn)狀
        1.2.2 彈炮耦合模型的研究現(xiàn)狀
        1.2.3 火炮發(fā)射過程關(guān)鍵參數(shù)的研究現(xiàn)狀
    1.3 代理模型的研究概況
        1.3.1 試驗(yàn)設(shè)計方法
        1.3.2 代理模型構(gòu)造方法
    1.4 靈敏度分析研究概況
        1.4.1 局部靈敏度分析方法
        1.4.2 全局靈敏度分析方法
    1.5 本文的研究目標(biāo)和主要研究內(nèi)容
2 火炮發(fā)射過程動力學(xué)建模
    2.1 火炮發(fā)射過程運(yùn)動分析
        2.1.1 基本假設(shè)
        2.1.2 坐標(biāo)系的建立及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換
        2.1.3 火炮發(fā)射過程運(yùn)動學(xué)方程
    2.2 火炮發(fā)射過程動力學(xué)分析
        2.2.1 動力學(xué)方程的建立
        2.2.2 火炮發(fā)射過程動力學(xué)方程
    2.3 本章小結(jié)
3 身管剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)建模
    3.1 身管柔性運(yùn)動建模
    3.2 身管剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)模型
    3.3 算例
        3.3.1 等截面Timoshenko梁的固有頻率
        3.3.2 加速移動質(zhì)量作用下Timoshenko梁的動力響應(yīng)
    3.4 本章小結(jié)
4 火炮發(fā)射過程彈炮耦合分析
    4.1 身管膛線與彈帶的相互作用
    4.2 身管運(yùn)動對彈丸運(yùn)動的影響
        4.2.1 身管運(yùn)動對于彈丸平動運(yùn)動的影響
        4.2.2 身管運(yùn)動對彈丸轉(zhuǎn)動運(yùn)動的影響
    4.3 彈丸前后定心部和身管內(nèi)壁的接觸碰撞
        4.3.1 接觸碰撞的判斷
        4.3.2 接觸碰撞模型
        4.3.3 接觸摩擦模型
    4.4 彈帶與身管內(nèi)壁的相互作用
        4.4.1 彈丸運(yùn)動對彈帶變形的影響
        4.4.2 彈帶高速摩擦模型
    4.5 本章小結(jié)
5 彈炮耦合系統(tǒng)動力學(xué)模型及仿真分析
    5.1 彈炮耦合系統(tǒng)動力學(xué)方程
    5.2 動力學(xué)方程的解算
    5.3 彈丸受力分析
        5.3.1 彈丸重力
        5.3.2 火藥氣體作用力
        5.3.3 彈帶接觸力
        5.3.4 定心部的接觸碰撞力
        5.3.5 合力和合力矩
    5.4 炮身受力分析
        5.4.1 重力
        5.4.2 火藥氣體作用力
        5.4.3 炮膛合力
        5.4.4 制退機(jī)力和復(fù)進(jìn)機(jī)力
        5.4.5 接觸碰撞力
        5.4.6 合力F_h和合力矩M_h
    5.5 算例分析
        5.5.1 身管炮口擾動及試驗(yàn)對比
        5.5.2 火炮發(fā)射過程仿真分析
    5.6 本章小結(jié)
6 影響身管固有頻率的身管關(guān)鍵參數(shù)識別
    6.1 ASPCE代理模型
        6.1.1 訓(xùn)練樣本的構(gòu)造
        6.1.2 代理模型評價
        6.1.3 ASPCE代理模型的構(gòu)造
    6.2 基于ASPCE的全局靈敏度分析
    6.3 算例
        6.3.1 不同PCE比較
        6.3.2 解析測試函數(shù)
    6.4 影響身管固有頻率的關(guān)鍵參數(shù)識別
    6.5 本章小結(jié)
7 影響彈丸炮口狀態(tài)參數(shù)的關(guān)鍵參數(shù)識別
    7.1 改進(jìn)QUASI-OTEE全局靈敏度分析
        7.1.1 基本效應(yīng)法
        7.1.2 改進(jìn)Quasi-OTEE全局靈敏度分析方法
    7.2 算例
        7.2.1 測試函數(shù)
    7.3 影響彈丸炮口狀態(tài)參數(shù)的關(guān)鍵參數(shù)分析
    7.4 本章小節(jié)
8 總結(jié)及展望
    8.1 全文的工作總結(jié)
    8.2 本文的創(chuàng)新點(diǎn)
    8.3 后續(xù)工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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[3]多柔體系統(tǒng)參數(shù)化模型及其在火炮中的應(yīng)用研究[D]. 楊國來.南京理工大學(xué) 1999

碩士論文
[1]某艦炮發(fā)射動力學(xué)仿真分析[D]. 申亮.南京理工大學(xué) 2008
[2]基于代理模型的汽車碰撞安全性仿真優(yōu)化研究[D]. 廖興濤.湖南大學(xué) 2006



本文編號：3724011