某轻型火炮架体结构冲击响应特性研究

发布时间：2020-06-22 06:16

【摘要】：轻型火炮发射过程的结构冲击响应问题是火炮研究的一个重点内容。本文研究的主要目的是:与传统设计方案相比,新的设计方案是否有利于降低火炮冲击,同时提出新的火炮冲击响应分析方法。因此本文结合结构动力学理论、有限元理论和信号分析技术,分析某新结构原理方案和传统原理方案火炮在冲击载荷作用下架体结构的冲击响应特性和规律(在本文的研究中,将某新结构原理火炮命名为A方案,对比的某传统结构原理火炮命名为B方案)。本文的主要研究内容和方法有:(1)阐述了非线性有限元理论、信号分析方法以及冲击动力学的发展现状,介绍了有限元数值解法以及信号特征分析的有关方法,为火炮架体结构动力学建模以及结构冲击问题的分析提供理论基础。(2)重点阐述了全炮有限元模型的简化方法、网格划分、结构连接建模以及用户子程序的使用等建模方法,建立用于对比的两种轻型炮动力学有限元模型。模拟火炮发射过程,获得新原理火炮与传统原理火炮架体结构的动态响应特性,从架体结构的应力、应变率、加速度、能量的吸收及转换四个方面对火炮架体结构的冲击响应特性进行研究。(3)传统的结构冲击响应分析无法全面深入地分析轻型火炮架体的冲击响应特征,针对这一问题,本文采用基于小波变换的信号能量特征分析方法,分析架体结构冲击响应特征。通过分析发现,基于小波变换的特征分析可以清晰的展现出结构冲击的信号能量分布,并可以用于指导结构的冲击分析。
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TJ301
【图文】：

连接关系,火炮,建模,结构示意图

结构安全和寿命有很大的影响，尤其炮身通过复进机、制退机与架体间的大滑移耦合具逡逑有很强的非线性性质，因此对包含火炮结构的非线性特性的动态行为进行分析是必不可逡逑少的。逡逑随着火炮轻量化的迅速发展，在保证火炮结构性能的情况下大幅度减轻结构重量给逡逑火炮设计带来极大的挑战。由于火炮试验成本大，有限元分析成为最佳选择。为了尽可逡逑能精确模拟火炮发射时的实际状态，需要建立符合实际的有限元模型来模拟火炮的复杂逡逑冲击响应特性，为分析全炮冲击响应特性分析提供计算依据。逡逑火炮是复杂的机械系统，存在倒角、小孔、螺孔等一系列复杂细小特征，火炮各结逡逑构间也存在复杂的连接关系，在建立有限元模型时将从以下二个方面着手：逡逑（１）系统层次的建模，比如连接器参数的计算、接触参数的设置、土壤本构模型逡逑的选择等。逡逑（２）部件层次的建模。对各类不同复杂程度的不同结构和力学特性的部件采用不逡逑同的建模策略和技术途径，如瞄准机、方向机等纯功能部件的建模，座圈销轴等连接部逡逑件、高平机等结构－功能部件的建模以及复杂结构特征的简化，比如火炮架体结构中螺逡逑孔、轴孔等特性各异的结构简化。某轻型牵引炮主要有后坐体、反后坐装置、摇架、上逡逑架、下架及前后大架，其结构示意图如图２．１．１所示。逡逑

连接器,制退机,复进机

动力学有限元建模及数值算法逦硕士制退机真空腔消失点后制退机提供的液压阻力公式为：逡逑Ｆ＾ｒｆ邋＝邋ｈｆ＾ｉｖ２逦（２、ＡＴ２分别为主流、支流阻力系数为活塞面积为制退机环孔面积，逡逑面。（＾为液流孔面积。逡逑公式可知，复进机力、制退机力与后坐速度和后坐位移有关，两者构一时刻的后坐速度对应着一定的复进机和制退机力。逡逑坐体与摇架的运动关系，在摇架和后坐体相关位置建立参考点，分别相关位置进行耦合，通过Ａｘｉａｌ连接器模拟复进机和制退机的作用。Ａ如图２．２．１所示。运用Ａｘｉａｌ连接器建立的反后坐装置有限元模型如图

【参考文献】