弹丸沿身管大滑移接触问题的等几何分析方法研究
发布时间：2021-04-07 13:11
在火炮发射过程中,弹丸和身管之间的相互作用是一个大滑移摩擦接触问题,传统的理论和方法由于难以精确描述弹丸和身管接触表面几何形状,在数值计算过程中弹丸和身管离散网格发生相互干涉,必然会导致接触分析中的一系列数值计算困难。随着现代火炮武器对射程和精度要求的不断提高,对弹丸膛内发射过程建模与分析的计算精度要求也越来越高,传统的设计理论与方法已难以适应设计高性能武器的要求。因此,寻求新的设计理论与数值方法,提高武器发射过程建模与分析的计算精度与效率迫在眉睫。本文以此为背景,提出采用等几何分析方法（Isogeometric Analysis,简称IGA）对弹丸与身管的大滑移摩擦接触问题进行探索研究。目前,等几何分析方法仍缺乏可用的商业软件和开源程序,本文利用FORTRAN语言自主编写了可扩展的等几何分析程序。在此基础上,分析了有解析解的带孔无限平板应力集中问题,验证了等几何分析方法的高精度和高效性。进一步讨论了有限元方法和等几何分析方法中不同细化模式下的收敛特性。从基函数、几何描述、细化过程和计算流程等方面,将等几何分析方法和传统有限元方法进行了较为全面的对比,从原理上阐述了等几何分析方法采用N...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：155 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
3.2设计、分析和优化三者的关系
1全文框架图
这里我们列出Ｂ样条基函数的一些非常重要的性质，正是这些性质决定了?Ｂ样曲线具有很多人们所追求的几何特性。??（１）局部支撑性。如果节点《茫［ｗｐｗ；＋／＾），则Ａ＾（ｗ）?＝?０。半开区间［ｗ；，ｍ／＋／，＋ｉ）称为函数Ａ〇）的支撑区间，每个基函数只有在其支撑区间内才是非零的。例如，７Ｖ５３是７Ｖ５（）、??＆〇、Ａ＾＜＾Ａ＾的线性组合，因此仅在ｗｅ［ｗ５，ｗ９）上非零。图２．１．１为定义在节点量上的所有非零３次Ｂ样条基函数，从图中也可以看出，Ａ＾３仅在，，ｅ?ｕ，３；｜上非零。??（２）在任意给定的节点区间［？％＋，）内，最多；？＋１个是非零的，它们因此在计算Ｂ样条基函数时，我们只需要计算相应的非零基函数。例从图２．１．１中可以看出，在区间［１，２）上，仅有Ａ＾、％３、％３和＾３四个基函数非零（３）非负性。对于所有的Ｌ?，有Ａ＾（ｗ）之〇。??（４）规范性。对于任意的节点区间［ｗ，．，?ｗ，＋／）＋ｌ），当ｗ?ｅ?［ｗ，．，?ｗ／＋１）时文（ｗ）?＝?１。??Ｈ－Ｐ??（５）可微性。在节点区间内部，Ａ＾（ｗ）是无限次可微的。在节点处Ａ＾（ｗ）是；连续可微的，其中ｒ是节点的重复度。因此，增加次数将提高曲线的连续性，而增加点的重复度则使连续性降低。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于灵敏度分析的三维结构等几何形状优化方法[J]. 陈龙,张高朋. 中国机械工程. 2017(14)
[2]基于NURBS插值的三维渐进结构优化方法[J]. 王选,祝雪峰,胡平,盖赟东. 计算力学学报. 2016(04)
[3]摩擦接触问题的比例边界等几何B可微方程组方法[J]. 薛冰寒,林皋,胡志强,庞林. 力学学报. 2016(03)
[4]等几何分析研究概述[J]. 吴紫俊,黄正东,左兵权,刘清华,殷小亮. 机械工程学报. 2015(05)
[5]大口径火炮弹丸挤进过程坡膛动力响应分析[J]. 马明迪,崔万善,曾志银,宁变芳,李宗贤,张薇薇. 中北大学学报(自然科学版). 2014(03)
[6]基于高低机接触间隙的炮口振动仿真分析[J]. 张金龙,郭保全,杨克柱,潘玉田. 中北大学学报(自然科学版). 2014(02)
[7]基于有限元弹炮耦合的某牵引火炮炮口扰动灵敏度分析[J]. 张俊飞,顾克秋,付帅. 火炮发射与控制学报. 2014(01)
[8]等几何壳体分析与形状优化[J]. 张升刚,王彦伟,黄正东. 计算力学学报. 2014(01)
[9]虚拟体在弹炮耦合系统动力学模型中的应用[J]. 陈世业,王良明,史伟. 振动与冲击. 2013(24)
[10]理想状态下弹丸身管耦合系统动力响应特性研究[J]. 吴会民,宋春霞,王宝元,邵婷. 火炮发射与控制学报. 2013(04)
博士论文
[1]弹性问题及其边界反演的数值分析[D]. 郑聪.浙江大学 2016
[2]热弹塑性接触基础问题及其应用研究[D]. 冯燕.浙江大学 2016
[3]等几何分析中的若干问题研究[D]. 许金兰.中国科学技术大学 2015
[4]B样条边界面法及边界积分方程中的等几何方法研究[D]. 谷金良.湖南大学 2012
[5]连续体结构拓扑优化理论及其在炮塔结构设计中的应用研究[D]. 杜春江.南京理工大学 2008
硕士论文
[1]基于不同接触类型的PCCP接触分析[D]. 张浩.华北水利水电大学 2016
[2]接触问题的等几何分析理论与算法研究[D]. 许欢.南京理工大学 2015
[3]超轻型火炮摇架结构优化[D]. 钱辉仲.南京理工大学 2012
[4]超轻型火炮结构动力学有限元分析与总体优化匹配技术研究[D]. 彭迪.南京理工大学 2012
[5]典型火炮结构静动力分析与轻量化设计[D]. 吴雪云.大连理工大学 2011
[6]弹炮发射系统的刚柔耦合动力学[D]. 夏文斌.南京理工大学 2007
[7]三维摩擦接触问题数值解法及工程应用[D]. 高云开.同济大学 2007
[8]牵引火炮总体结构多目标优化研究[D]. 龚海岳.南京理工大学 2006
[9]轻型火炮大架的优化设计[D]. 王明真.南京理工大学 2005
本文编号：3123553
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：155 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
3.2设计、分析和优化三者的关系
1全文框架图
这里我们列出Ｂ样条基函数的一些非常重要的性质，正是这些性质决定了?Ｂ样曲线具有很多人们所追求的几何特性。??（１）局部支撑性。如果节点《茫［ｗｐｗ；＋／＾），则Ａ＾（ｗ）?＝?０。半开区间［ｗ；，ｍ／＋／，＋ｉ）称为函数Ａ〇）的支撑区间，每个基函数只有在其支撑区间内才是非零的。例如，７Ｖ５３是７Ｖ５（）、??＆〇、Ａ＾＜＾Ａ＾的线性组合，因此仅在ｗｅ［ｗ５，ｗ９）上非零。图２．１．１为定义在节点量上的所有非零３次Ｂ样条基函数，从图中也可以看出，Ａ＾３仅在，，ｅ?ｕ，３；｜上非零。??（２）在任意给定的节点区间［？％＋，）内，最多；？＋１个是非零的，它们因此在计算Ｂ样条基函数时，我们只需要计算相应的非零基函数。例从图２．１．１中可以看出，在区间［１，２）上，仅有Ａ＾、％３、％３和＾３四个基函数非零（３）非负性。对于所有的Ｌ?，有Ａ＾（ｗ）之〇。??（４）规范性。对于任意的节点区间［ｗ，．，?ｗ，＋／）＋ｌ），当ｗ?ｅ?［ｗ，．，?ｗ／＋１）时文（ｗ）?＝?１。??Ｈ－Ｐ??（５）可微性。在节点区间内部，Ａ＾（ｗ）是无限次可微的。在节点处Ａ＾（ｗ）是；连续可微的，其中ｒ是节点的重复度。因此，增加次数将提高曲线的连续性，而增加点的重复度则使连续性降低。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于灵敏度分析的三维结构等几何形状优化方法[J]. 陈龙,张高朋. 中国机械工程. 2017(14)
[2]基于NURBS插值的三维渐进结构优化方法[J]. 王选,祝雪峰,胡平,盖赟东. 计算力学学报. 2016(04)
[3]摩擦接触问题的比例边界等几何B可微方程组方法[J]. 薛冰寒,林皋,胡志强,庞林. 力学学报. 2016(03)
[4]等几何分析研究概述[J]. 吴紫俊,黄正东,左兵权,刘清华,殷小亮. 机械工程学报. 2015(05)
[5]大口径火炮弹丸挤进过程坡膛动力响应分析[J]. 马明迪,崔万善,曾志银,宁变芳,李宗贤,张薇薇. 中北大学学报(自然科学版). 2014(03)
[6]基于高低机接触间隙的炮口振动仿真分析[J]. 张金龙,郭保全,杨克柱,潘玉田. 中北大学学报(自然科学版). 2014(02)
[7]基于有限元弹炮耦合的某牵引火炮炮口扰动灵敏度分析[J]. 张俊飞,顾克秋,付帅. 火炮发射与控制学报. 2014(01)
[8]等几何壳体分析与形状优化[J]. 张升刚,王彦伟,黄正东. 计算力学学报. 2014(01)
[9]虚拟体在弹炮耦合系统动力学模型中的应用[J]. 陈世业,王良明,史伟. 振动与冲击. 2013(24)
[10]理想状态下弹丸身管耦合系统动力响应特性研究[J]. 吴会民,宋春霞,王宝元,邵婷. 火炮发射与控制学报. 2013(04)
博士论文
[1]弹性问题及其边界反演的数值分析[D]. 郑聪.浙江大学 2016
[2]热弹塑性接触基础问题及其应用研究[D]. 冯燕.浙江大学 2016
[3]等几何分析中的若干问题研究[D]. 许金兰.中国科学技术大学 2015
[4]B样条边界面法及边界积分方程中的等几何方法研究[D]. 谷金良.湖南大学 2012
[5]连续体结构拓扑优化理论及其在炮塔结构设计中的应用研究[D]. 杜春江.南京理工大学 2008
硕士论文
[1]基于不同接触类型的PCCP接触分析[D]. 张浩.华北水利水电大学 2016
[2]接触问题的等几何分析理论与算法研究[D]. 许欢.南京理工大学 2015
[3]超轻型火炮摇架结构优化[D]. 钱辉仲.南京理工大学 2012
[4]超轻型火炮结构动力学有限元分析与总体优化匹配技术研究[D]. 彭迪.南京理工大学 2012
[5]典型火炮结构静动力分析与轻量化设计[D]. 吴雪云.大连理工大学 2011
[6]弹炮发射系统的刚柔耦合动力学[D]. 夏文斌.南京理工大学 2007
[7]三维摩擦接触问题数值解法及工程应用[D]. 高云开.同济大学 2007
[8]牵引火炮总体结构多目标优化研究[D]. 龚海岳.南京理工大学 2006
[9]轻型火炮大架的优化设计[D]. 王明真.南京理工大学 2005
本文编号：3123553
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