基于多失效模式的枪械关重件使用寿命分析
发布时间：2020-11-17 07:48
本文以某枪械身管及闭锁突笋等关重件为研究对象,研究了基于疲劳与烧蚀失效的身管寿命可靠性问题,基于冲击疲劳失效和修正的兰根方程计算分析了闭锁突笋的冲击疲劳寿命,最后通过Copula理论研究了多失效模式下的枪械寿命可靠性问题。本论文主要通过以下几个方面的内容研究了枪械关重件的寿命可靠性。(1)首先应用局部应力应变法计算了身管的疲劳损伤,并通过蒙特卡洛法分析了疲劳损伤的随机性问题。基于随机系数法与伪寿命法分析得到身管平均疲劳寿命分别为4929发和5435发,可靠度为0.95时可靠寿命分别为2950发和3160发。已有试验数据显示,枪械在发射4000发左右时,铬层金属与基体界面出现不同程度的裂纹。对比试验数据,验证了两种方法的可行性。(2)基于理论退化模型,并通过ANSYS随机有限元分析模块,分析了身管的烧蚀量。建立烧蚀量随射弹量的变化规律模型,基于伪寿命分析法,计算得到身管烧蚀平均寿命为4236发,可靠度为0.95时的可靠寿命为3500发。(3)针对闭锁突笋的冲击疲劳失效模式,对其受力进行了分析与研究。应用兰根方程计算了闭锁突笋的冲击疲劳寿命,进一步对其寿命进行了统计分析,研究了突笋冲击疲劳寿命可靠性问题。(4)应用Copula理论建立了多个联合寿命分布函数。进一步应用最小距离法检验了联合寿命分布函数的拟合优度,确定最优分布。最后通过最优分布分析了考虑疲劳与烧蚀失效模式下身管的使用寿命。然后又综合考虑三种失效模式的影响,分析了综合三种失效模式下的寿命可靠性。(5)设计并开发了“基于多失效模式的枪械关重件使用寿命分析”软件。
【学位单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：TJ202
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 枪械使用寿命研究现状
1.2.1 枪械常见的退化失效模式
1.2.2 枪械关重件的使用寿命研究
1.3 考虑多失效模式的产品可靠性研究现状
1.3.1 基于蒙特卡洛法的产品多失效模式可靠性分析
1.3.2 基于界限法的产品多失效模式可靠性分析
1.3.3 基于矩估计法的产品多失效模式可靠性分析
1.3.4 基于Copula理论的产品多失效模式可靠性分析
1.3.5 其他方法在产品多失效模式下可靠性分析的应用
1.4 基于产品退化数据的寿命和可靠性分析研究现状
1.5 本论文主要研究工作
1.5.1 本论文主要研究内容
1.5.2 研究方案与技术路线
2 基于疲劳失效模式的身管寿命可靠性分析
2.1 疲劳失效机理及失效模式
2.2 身管有限元模型的建立与仿真
2.2.1 身管有限元模型的建立
2.2.2 计算仿真工况
2.2.3 边界条件的确定
2.2.4 身管有限元模型的仿真
2.3 基于蒙特卡洛模拟的身管疲劳损伤评估
2.3.1 疲劳损伤计算模型
2.3.2 蒙特卡洛模拟抽样
2.4 基于随机系数法的身管疲劳寿命可靠性分析
2.4.1 失效阈值的确定
2.4.2 疲劳损伤退化模型的建立
2.4.3 平均疲劳寿命预测
2.4.4 身管可靠寿命分析
2.5 基于伪寿命法的身管疲劳寿命可靠性分析
2.5.1 伪寿命分布法的基本原理
2.5.2 伪失效寿命估算
2.5.3 伪失效寿命分布检验
2.5.4 基于伪寿命的可靠性评估
2.6 小结
3 基于烧蚀失效模式的身管寿命可靠性分析
3.1 烧蚀失效机理及失效模式
3.2 随机有限元法
3.3 基于ANSYS的身管烧蚀量随机有限元分析
3.3.1 身管有限元模型的建立与仿真
3.3.2 随机有限元分析结果
3.4 基于伪寿命法的身管寿命可靠性分析
3.4.1 退化轨迹模型的建立
3.4.2 伪寿命的计算
3.5 小结
4 基于冲击疲劳失效模式的闭锁突笋寿命可靠性分析
4.1 回转式闭锁突笋动作及受力分析
4.1.1 回转式闭锁机构的动作分析
4.1.2 闭锁突笋的受力分析
4.2 回转闭锁突笋的冲击疲劳寿命估算
4.2.1 回转闭锁突笋的冲击疲劳寿命估算方法
4.2.2 兰根方程的解题方法
4.2.3 闭锁突笋冲击疲劳寿命估算
4.3 闭锁突笋冲击疲劳寿命随机性分析
4.3.1 闭锁突笋冲击疲劳寿命影响参数分析
4.3.2 闭锁突笋冲击疲劳寿命随机性分析
4.3.3 闭锁突笋冲击疲劳寿命统计分析
4.4 小结
5 基于多失效模式耦合的枪械寿命可靠性分析
5.1 Copula函数的基本定义和属性
5.2 常用Copula函数
5.2.1 阿基米德Copula函数
5.2.2 椭圆Copula函数
5.3 基于Copula函数的相关性测度
5.3.1 Kendall秩相关系数τ
s'> 5.3.2 Spearman秩相关系数ρs
5.3.3 尾部相关系数λ
5.4 Copula函数模型的构建
5.4.1 边缘分布的确定
5.4.2 Copula函数模型的选择
5.4.3 Copula函数模型中未知参数的估计
5.4.4 Copula函数模型拟合优度检测
5.5 考虑失效相关的枪械寿命联合分布函数的建立
5.5.1 考虑疲劳和烧蚀失效相关的身管寿命分析
5.5.2 考虑三种失效机理耦合的枪械寿命分析
5.6 小结
6 基于多失效模式的枪械关重件使用寿命分析软件的开发实现
6.1 软件功能设计
6.2 软件各主要功能模块的程序流程设计
6.2.1 软件系统总体流程设计
6.2.2 基于疲劳失效模式的身管寿命可靠性分析模块流程设计
6.2.3 基于烧蚀失效模式的身管寿命可靠性分析模块流程设计
6.2.4 基于冲击疲劳失效模式的闭锁突笋寿命可靠性分析流程设计
6.2.5 基于多失效模式耦合的枪械寿命可靠性分析模块流程设计
6.3 ANSYS软件接口设计
6.4 Matlab函数接口设计
6.5 软件模块运行实例
6.6 本章小结
7 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
致谢
参考文献
附录
【引证文献】
本文编号：2887250
【学位单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：TJ202
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 枪械使用寿命研究现状
1.2.1 枪械常见的退化失效模式
1.2.2 枪械关重件的使用寿命研究
1.3 考虑多失效模式的产品可靠性研究现状
1.3.1 基于蒙特卡洛法的产品多失效模式可靠性分析
1.3.2 基于界限法的产品多失效模式可靠性分析
1.3.3 基于矩估计法的产品多失效模式可靠性分析
1.3.4 基于Copula理论的产品多失效模式可靠性分析
1.3.5 其他方法在产品多失效模式下可靠性分析的应用
1.4 基于产品退化数据的寿命和可靠性分析研究现状
1.5 本论文主要研究工作
1.5.1 本论文主要研究内容
1.5.2 研究方案与技术路线
2 基于疲劳失效模式的身管寿命可靠性分析
2.1 疲劳失效机理及失效模式
2.2 身管有限元模型的建立与仿真
2.2.1 身管有限元模型的建立
2.2.2 计算仿真工况
2.2.3 边界条件的确定
2.2.4 身管有限元模型的仿真
2.3 基于蒙特卡洛模拟的身管疲劳损伤评估
2.3.1 疲劳损伤计算模型
2.3.2 蒙特卡洛模拟抽样
2.4 基于随机系数法的身管疲劳寿命可靠性分析
2.4.1 失效阈值的确定
2.4.2 疲劳损伤退化模型的建立
2.4.3 平均疲劳寿命预测
2.4.4 身管可靠寿命分析
2.5 基于伪寿命法的身管疲劳寿命可靠性分析
2.5.1 伪寿命分布法的基本原理
2.5.2 伪失效寿命估算
2.5.3 伪失效寿命分布检验
2.5.4 基于伪寿命的可靠性评估
2.6 小结
3 基于烧蚀失效模式的身管寿命可靠性分析
3.1 烧蚀失效机理及失效模式
3.2 随机有限元法
3.3 基于ANSYS的身管烧蚀量随机有限元分析
3.3.1 身管有限元模型的建立与仿真
3.3.2 随机有限元分析结果
3.4 基于伪寿命法的身管寿命可靠性分析
3.4.1 退化轨迹模型的建立
3.4.2 伪寿命的计算
3.5 小结
4 基于冲击疲劳失效模式的闭锁突笋寿命可靠性分析
4.1 回转式闭锁突笋动作及受力分析
4.1.1 回转式闭锁机构的动作分析
4.1.2 闭锁突笋的受力分析
4.2 回转闭锁突笋的冲击疲劳寿命估算
4.2.1 回转闭锁突笋的冲击疲劳寿命估算方法
4.2.2 兰根方程的解题方法
4.2.3 闭锁突笋冲击疲劳寿命估算
4.3 闭锁突笋冲击疲劳寿命随机性分析
4.3.1 闭锁突笋冲击疲劳寿命影响参数分析
4.3.2 闭锁突笋冲击疲劳寿命随机性分析
4.3.3 闭锁突笋冲击疲劳寿命统计分析
4.4 小结
5 基于多失效模式耦合的枪械寿命可靠性分析
5.1 Copula函数的基本定义和属性
5.2 常用Copula函数
5.2.1 阿基米德Copula函数
5.2.2 椭圆Copula函数
5.3 基于Copula函数的相关性测度
5.3.1 Kendall秩相关系数τ
s'> 5.3.2 Spearman秩相关系数ρs
5.4 Copula函数模型的构建
5.4.1 边缘分布的确定
5.4.2 Copula函数模型的选择
5.4.3 Copula函数模型中未知参数的估计
5.4.4 Copula函数模型拟合优度检测
5.5 考虑失效相关的枪械寿命联合分布函数的建立
5.5.1 考虑疲劳和烧蚀失效相关的身管寿命分析
5.5.2 考虑三种失效机理耦合的枪械寿命分析
5.6 小结
6 基于多失效模式的枪械关重件使用寿命分析软件的开发实现
6.1 软件功能设计
6.2 软件各主要功能模块的程序流程设计
6.2.1 软件系统总体流程设计
6.2.2 基于疲劳失效模式的身管寿命可靠性分析模块流程设计
6.2.3 基于烧蚀失效模式的身管寿命可靠性分析模块流程设计
6.2.4 基于冲击疲劳失效模式的闭锁突笋寿命可靠性分析流程设计
6.2.5 基于多失效模式耦合的枪械寿命可靠性分析模块流程设计
6.3 ANSYS软件接口设计
6.4 Matlab函数接口设计
6.5 软件模块运行实例
6.6 本章小结
7 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
致谢
参考文献
附录
【引证文献】
相关硕士学位论文 前2条
1 张雅;枪械关重件疲劳可靠性设计分析[D];南京理工大学;2018年
2 张熠;狙击榴弹武器系统设计与研究[D];南京理工大学;2018年
本文编号：2887250
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jingguansheji/2887250.html
