本文以某自行火炮為研究背景,利用非線性有限元和拓撲優(yōu)化方法對某履帶式自行火炮的靜動剛強度進行設計計算及優(yōu)化分析,主要工作包括： （1）以非線性有限元理論為基礎,構建非線性有限元靜力學和動力學方程,分別介紹了幾何非線性以及材料非線性條件下有限元方程的數(shù)值求解方法。結合履帶式車輛的結構特點,討論了有限元網(wǎng)格劃分的技術與方法 （2）根據(jù)有限元建模的模塊化思想建立各組成系統(tǒng)的有限元模型,包括行走系統(tǒng)、懸掛系統(tǒng)、防護系統(tǒng)、炮塔、搖架以及炮身的有限元建模；以土壤彈塑性變形的理論為基礎,根據(jù)南京某土樣的三軸剪切破壞實驗數(shù)據(jù),建立了土壤的非線性有限元模型；對履帶與土壤的接觸非線性、履帶行走系統(tǒng)的接觸非線性、懸掛系統(tǒng)的幾何非線性、身管與搖架的接觸非線性等進行了建模。 （3）對懸掛系統(tǒng)進行靜態(tài)有限元分析,獲得了懸掛系統(tǒng)的等效剛度,并與傳統(tǒng)設計理論的計算剛度進行了對比；針對六種射擊工況,對整車在沖擊載荷作用下的靜態(tài)剛強度進行了數(shù)值仿真,根據(jù)應力位移云圖確定底盤的薄弱區(qū)域；建立了三種典型發(fā)射陣地的土壤模型,對履帶式自行火炮的動態(tài)特性進行了數(shù)值計算,分析了不同陣地土壤對炮口擾動的影響規(guī)律。 ... 

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 選題背景及意義
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 履帶車輛領域的發(fā)展
        1.2.2 非線性有限元的發(fā)展
        1.2.3 結構優(yōu)化的發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究內容
2 有限元建模理論與方法
    2.1 非線性有限元方程
    2.2 非線性有限元動力學方程
    2.3 非線性有限元方程的數(shù)值求解
        2.3.1 材料非線性有限元
        2.3.2 幾何非線性有限元
    2.4 有限元網(wǎng)格劃分方法
        2.4.1 物理模型和單元形狀的選擇
        2.4.2 網(wǎng)格數(shù)量和疏密分布
        2.4.3 單元階次及網(wǎng)格質量
        2.4.4 不同類型單元之間的連接
    2.5 本章小節(jié)
3 履帶車有限元建模研究
    3.1 履帶車結構組成
    3.2 履帶車有限元建模
        3.2.1 有限元模塊化建模方法
        3.2.2 履帶推進系統(tǒng)建模
        3.2.3 懸掛系統(tǒng)建模
        3.2.4 防護系統(tǒng)建模
        3.2.5 搖架建模
        3.2.6 炮身建模
        3.2.7 整車有限元模型
    3.3 土壤的非線性有限元模型
        3.3.1 應力狀態(tài)描述
        3.3.2 擴展的線性Druker-Prager模型
        3.3.3 模型參數(shù)的實驗標定
        3.3.4 模型參數(shù)的確定
    3.4 本章小結
4 整車靜動態(tài)剛強度分析
    4.1 扭桿懸掛的非線性有限元分析
        4.1.1 扭桿懸掛的特性
        4.1.2 扭桿懸掛的有限元模型
    4.2 整車靜動態(tài)剛強度分析
        4.2.1 主要部件間的連接關系
        4.2.2 載荷及邊界條件的處理
        4.2.3 計算工況
        4.2.4 計算結果與分析
    4.3 整車動態(tài)剛強度分析
        4.3.1 接觸/碰撞問題的有限元建模理論
        4.3.2 履帶與土壤的接觸建模
        4.3.3 履帶與各輪的接觸建模
        4.3.4 身管與搖架的接觸建模
        4.3.5 載荷與邊界條件
        4.3.6 動態(tài)響應分析
    4.4 不同工況下整車動態(tài)有限元分析
        4.4.1 三種陣地的有限元模型
        4.4.2 計算結果與分析
    4.5 本章小結
5 底盤的結構優(yōu)化設計
    5.1 引言
    5.2 拓撲優(yōu)化理論與方法
        5.2.1 OptiStruct優(yōu)化設計
        5.2.2 拓撲優(yōu)化方法
        5.2.3 拓撲優(yōu)化數(shù)學模型
    5.3 履帶車拓撲優(yōu)化
        5.3.1 拓撲優(yōu)化前的靜力分析
        5.3.2 拓撲優(yōu)化模型建立
        5.3.3 拓撲優(yōu)化結果以及尺寸優(yōu)化
    5.4 優(yōu)化前后動靜態(tài)對比
        5.4.1 優(yōu)化前后底盤靜態(tài)剛強度
        5.4.2 優(yōu)化前后炮口動態(tài)響應
    5.5 本章小結
6 總結
    6.1 工作總結
    6.2 展望
致謝
參考文獻


【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號：3732189