考虑身管发热的振动分析研究

发布时间：2020-11-11 19:24

　　 火炮发射过程中身管的振动是个复杂的过程，弹丸与身管、高低机齿轮啮合等间隙对身管振动有着很大影响，同时身管内膛承受高温高压气体作用，使身管受热膨胀、产生静力弯曲、改变弹炮间隙等结果，也对火炮的射击精度产生较大的影响。本文针对以上情况对影响射击精度的因素进行研究。 （1）以多体动力学为基础，结合发射动力学采用ADAMS软件与Workbench的联合仿真对火炮身管在发射过程中的动力学特性进行分析，考虑高低机齿轮啮合间隙、弹炮耦合间隙、身管衬瓦配合间隙的综合影响，分析多因素耦合作用对身管振动的影响。 （2）火炮发射过程中身管内膛产生热传导、热辐射和热对流三种传热情况，受热情况复杂。本文只考虑火药燃气对身管的热对流作用，对身管受热状态进行分析，建立身管热分析有限元模型，得到身管的内外壁温度分布、温度曲线和温度场三维分布等结果，为下一步的研究打下基础。 （3）采用热力学和结构力学相结合的分析方法，对身管受热状态下的静力学问题进行分析，分为均匀受热和不均匀受热两种状态，并结合热辐射和热传导中两种典型工况，通过Workbench软件进行热—结构耦合场分析，得到身管受热弯曲有关结果，结果表明当身管连续发射一段时间后，身管受热和截面产生温差时都会产生较大的静力弯曲。 （4）为了进一步研究身管受热对射击精度的影响，采用身管弹炮耦合模型，运用热力学和动力学，分析身管模态并考虑不同温度场身管受热，得到身管受热振动的曲线。通过对比曲线，表明身管温度增高的状态下弹炮振动波动变大，而且更加频繁。 本文研究内容能够为身管振动和受热身管静力弯曲等研究提供参考，为受热身管的动力学分析奠定了基础，对于研究火炮的射击精度有很好的理论和实际意义。
【学位单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TJ301
【部分图文】：

图 2.1 火炮发射时起落部分的受力分析图中： 为火炮高低射角；ptF 为炮膛合力，作用在炮膛轴线上； mgh为后坐部分重力，作用在后坐部分质心上；RF 为后坐阻力；T1F 、T2F 为摇架导轨摩擦力；N1F 、N2F为摇架导轨提供的法向反力；N3F 为齿轮啮合法向接触力；f3F 齿轮啮合摩擦力；eL 为后坐部分质心到身管轴线的距离。2.1.1 炮膛合力火炮发射时，身管内膛中的火药燃烧产生的火药燃气作用在身管内壁上，方向向后的作用力称为炮膛合力，使后坐部分向后运动。由内弹道学知识可知，火药燃气作用是一个瞬时过程，少则几个毫秒多则十几个毫秒，但是对火炮炮身的作用很复杂。为了便于分析，将火药气体对炮身的作用分为启动时期、弹丸在膛内运动时期和火药气体后效

图 2.2 火药气体平均压力随时变化曲线计算置主要包括驻退机和复进机，主要控制火炮射击时的受力高了火炮射击的稳定性。方程为FFFFmgsin RZfh 机力；机力；装置摩擦力；

图 2.3 Workbench 生成 mnf 的模块3、导出 mnf 文件。即在经典 ANSYS 中选择 solution，expect to ADAMS,在 workb中 units 设置 mm 为单位后，不必再对经典 ANSYS 中 mnf 文件的单位进行修改，选择出后在经典 ANSYS 中生成如图的刚体文件图 2.4 膛线身管有限元网格模型
【参考文献】

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本文编号：2879626