基于刚柔耦合动力学的火炮射击稳定性优化

发布时间：2021-03-29 03:23

　　射击稳定性是火炮的关键性能指标之一,对射击精度、射速、可靠性有着重要影响,本文以提高火炮射击稳定性为研究目标,综合利用火炮设计理论、多体系统动力学、灵敏度分析及优化设计理论,对某大口径火炮发射过程的刚柔耦合系统动力学及射击稳定性多目标优化进行探索研究,为该类火炮总体设计和结构设计提供一定的理论依据和技术参考。对基于第一类拉格朗日方法的多体系统动力学方程进行了介绍,阐述了基于模态展开的构件变形数学描述方法,分析了Dubosky形式的法向和切向接触力的计算方法,针对火炮发射动力学微分方程的特点,重点讨论了刚性微分方程的数值求解方法。针对某大口径火炮结构组成和发射过程的特点,给出了火炮多体系统的拓扑结构；建立了身管、摇架和上架的有限元模型,通过模态分析获得柔性构件变形计算所需的固有振动频率及振型、节点及单元信息,通过界面节点实现柔体与刚体、铰、载荷等的信息交换；建立了炮膛合力、制退机力、复进机力等发射载荷的数学模型,通过动态链接库实现了发射载荷与刚柔耦合动力学模型的对接。利用数值计算的方法获得了火炮射击稳定性规律,对火炮后坐和复进时期的动态稳定性进行了分析,利用射击试验测试结果对所建立的动力... 

【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图３．１．３耳轴处连接图??３．１．４载荷建模??３．１．４．１主的型??

建模方法都是合理的，都能够在一定程度上描述火炮在发射过程中的运动状况及受??况。??（２）相比多刚体模型来说，刚柔親合因素对炮口中心角速度、线加速度等的影响比??显，如图３．２．２所示，多刚体模型计算的炮口中心竖直方向上的加速度曲线比较平??，而刚柔稱合模型计算的加速度曲线震荡明显，包含的高频成份更多些。??（３）对整个后坐复进全程而言，两个模型的炮口扰动变化规律及最大值相差不大，但??出炮口瞬间，两个模型计算的炮口扰动值有一定的差异。??．２射击稳定性分析??火炮射击全程可分为后坐阶段和复进阶段。接下来的讨论将从后坐和复进两个方面??虑火炮的射击稳定性。??描述火炮射击稳定性的参数主要包括上跳下沉、前冲后移，对本牵引火炮而言，用??座板中心的垂直位移描述上跳下沉，用驻锄中心的前后位移描述前冲后移。另外，驻??心垂直位移和下架质心角位移、角速度也可对射击稳定性进行进一步描述，分别如??３．２．６至３．２．１１所示。??４００???－??

ａ）?ｂ）??图３．２．１４后坐位移??为方便描述，将火炮射击时后坐时期和复进时期划分为四个不同的时期，如表３．２．１??所示。???表３．２．１火炮射击后坐和复进时期????Ｍ?ｉｍ?时间（Ｓ）???々?后坐幵始时间?０??ｈ?后坐结束时间?０．２４６１??＾２?最大跳局出现时间?０．４１４６???＾?复进结束时间?３．４７０１???图３．２．６中前座板；；向位移在后坐时不断增大，体现为座板向上跳起，在？２时达到??最大值３２８．２４＿，此时后坐早已结束，正处于复进加速时期（据图３．２．１２），之后座板??迅速下沉，下沉量为９８．５５ｍｍ，时间为０．８２ｓ，随着复进的进行座板逐渐趋于平静；驻??锄运动表现在图３．２．７与图３．２．８中，伴随着弹丸启动炮身收到炮腾合力的作用，载荷经??


本文编号：3106804