大口径火炮关键连接部件特性研究

发布时间：2020-08-14 23:25

【摘要】：火炮是一个复杂结构系统,其发射过程是一个复杂的高温、高压、高速、高加速度的过程。在发射过程中火炮各个部件受到很大的冲击载荷作用,各个部件间的连接部件也承受着巨大的作用力,同时,连接部件也影响着全炮的动态响应,因此有必要对火炮连接部件性能进行分析,并研究其对全炮动态响应的影响。本文以某车载炮的座圈和高平机两个连接部件为对象,对其刚度特性进行研究,并研究它们的刚度对火炮射击精度的影响。主要研究内容有：(1)根据座圈在火炮系统中的作用,基于赫兹接触理论,推导出考虑座圈间隙的载荷与变形关系,获得座圈刚度的解析解；建立座圈有限元模型,获得座圈刚度数值解,对比座圈刚度解析解和数值解,揭示座圈非线性刚度规律。(2)综述液体气压式高平机的组成及工作原理,推导出忽略筒体弹性变形的高平机等效刚度计算公式,获得高平机刚度解析解；考虑流体的可压缩性、固体的弹性变形及流体与固体的相互作用,建立高平机流固耦合静力学有限元模型,通过计算获得高平机刚度的数值解,并与刚度解析解对比分析,揭示高平机刚度规律。(3)阐述了非线性动力学有限元基本知识,为火炮发射动力学有限元建模分析奠定理论基础。建立带膛线的身管有限元模型,考虑弹丸和身管的相互作用,建立参数化的某车载炮全炮弹炮耦合动力学有限元模型。分别以座圈各个方向刚度和高平机刚度中的某一个刚度为变量,其他刚度为常量,分析单个刚度变化对弹丸起始扰动的影响。(4)通过灵敏度分析,发现对弹丸起始扰动影响较大的刚度。将对弹丸起始扰动影响较大的座圈刚度的相应结构尺寸和高平机刚度进行参数化,引入近似模型技术,构建了弹丸起始扰动近似模型,代替原来的全炮弹炮耦合动力学有限元模型,以弹丸起始扰动最小为目标,进行参数优化匹配,获得了起始扰动较小的座圈结构参数和高平机刚度。上述研究对大口径火炮连接部件的设计和提高火炮射击精度等方面有一定的参考价值。
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TJ303

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本文编号：2793680