轻型榴弹炮动态特性分析及结构优化

发布时间：2021-04-02 10:25

　　本文以某省部级项目为研究背景,针对轻型牵引榴弹炮射击时稳定性差和架体刚强度不满足要求的问题,运用非线性有限元理论研究其在发射载荷作用下的动态特性。在此基础上,应用结构优化方法对上架进行拓扑优化和尺寸优化。研究了土壤弹塑性变形的矩阵表示及其求解方法、部件之间接触／碰撞和火炮非线性动力学模型求解方法。建立了轻型榴弹炮全炮非线性动力学模型,细致地模拟了驻锄与土壤接触／碰撞、土壤弹塑性变形、高平机力学特性等非线性因素。运用数值计算模拟轻型榴弹炮发射过程,获得榴弹炮在发射载荷作用下的响应,分析主要部件和关键部位的动力学特性,并将部分仿真值与试验值进行对比,验证榴弹炮非线性动力学模型的正确性。通过求解不同结构参数的轻型榴弹炮非线性动力学模型,研究耳轴位置、大架长度、缓冲装置、高平机、驻锄等结构参数对轻型榴弹炮射击稳定性的影响规律。在此基础上,改变对射击稳定性有较大影响的结构参数,提高轻型榴弹炮的射击稳定性。运用变密度法对轻型榴弹炮上架结构进行拓扑优化,获得上架结构的最佳拓扑。根据上架最佳拓扑重构上架结构,并对其进行尺寸优化。优化后的上架在质量增幅仅为7.89%的情况下,各工况最大应力值和耳轴位移明... 

【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
1 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 国内外研究进展
        1.2.1 轻型榴弹炮
        1.2.2 火炮动力学仿真
        1.2.3 结构拓扑优化设计
    1.3 本文研究内容
2 非线性有限元方法
    2.1 概述
    2.2 土壤材料弹塑性变形
        2.2.1 弹塑性本构关系矩阵表示
        2.2.2 弹塑性分析求解方法
    2.3 接触问题有限元方法
        2.3.1 接触界面条件
        2.3.2 接触界面条件引入求解方程的方法
        2.3.3 求解接触问题的步骤
    2.4 动力学问题有限元求解方法
        2.4.1 结构动力学运动方程
        2.4.2 运动方程的求解方法
        2.4.3 不同求解方法的特点
    2.5 本章小结
3 轻型榴弹炮动力学建模及计算
    3.1 网格划分
        3.1.1 网格划分的基本原则
        3.1.2 全炮有限元网格划分
    3.2 连接关系
    3.3 载荷施加
    3.4 计算工况
    3.5 结果与分析
        3.5.1 模型验证
        3.5.2 架体动态特性
        3.5.3 炮口扰动
    3.6 本章小结
4 轻型榴弹炮射击稳定性影响因素分析
    4.1 概述
    4.2 耳轴位置对射击稳定性影响规律
        4.2.1 耳轴高度对射击稳定性影响规律
        4.2.2 耳轴前后位置对射击稳定性影响规律
    4.3 大架结构对射击稳定性影响规律
        4.3.1 大架长度对射击稳定性影响规律
        4.3.2 大架缓冲装置对射击稳定性影响规律
    4.4 高平机结构对射击稳定性影响规律
        4.4.1 高平机刚度对射击稳定性影响规律
        4.4.2 高平机阻尼对射击稳定性影响规律
    4.5 驻锄结构对射击稳定性影响规律
        4.5.1 驻锄厚度对射击稳定性影响规律
        4.5.2 驻锄宽度对射击稳定性影响规律
    4.6 轻型榴弹炮射击稳定性改进
    4.7 本章小结
5 轻型榴弹炮上架结构优化
    5.1 上架结构优化概述
    5.2 连续体结构优化
    5.3 连续体结构拓扑优化理论
        5.3.1 均匀化方法
        5.3.2 变密度法
        5.3.3 优化算法简介
    5.4 轻型榴弹炮上架拓扑优化
        5.4.1 上架拓扑优化模型
        5.4.2 载荷及边界条件
        5.4.3 上架拓扑优化结果
    5.5 轻型榴弹炮上架尺寸优化
        5.5.1 上架尺寸优化模型
        5.5.2 上架尺寸优化结果
    5.6 上架主要计算结果对比
    5.7 本章小结
6 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 研究展望
致谢
参考文献



本文编号：3115109