末制导炮弹与火炮身管相互耦合机理及适配性技术

发布时间：2021-05-13 16:36

　　本文以某国防预研课题为研究背景,利用有限元和接触动力学理论对末制导炮弹膛内过载问题、动态强度及减旋等开展研究。论文主要研究内容包括：首先讨论了末制导炮弹的结构组成、工作原理和主要性能参数。末制导炮弹的结构组成中主要包括制导部分、战斗部分和控制部分,工作原理分主动式和半主动式。其次,对末制导炮弹在膛内所受的火药气体压力、惯性力、弹带压力、不均衡力、导转侧力和摩擦力等进行了分析与计算。末制导炮弹在膛内的受力情况极其复杂,主要取决于末制导炮弹相对于炮膛和地面的位置、火炮和末制导炮弹的运动情况和火药特性等。本文以非线性有限元为理论基础,建立了末制导炮弹的实体模型和有限元模型,讨论了末制导炮弹网格划分原则和质量控制,以及不同类型单元之间的连接方式。采用缩减积分等参六面体单元、壳单元、梁单元、杆单元等多种类型单元相结合的方式建立了末制导炮弹与火炮身管相互耦合的动力学仿真模型。分析了末制导炮弹整体动态强度,并给出了印制板电路和封装泡沫动态强度以及最大膛压时刻的应力云图。探讨了不同时期的末制导炮弹膛内运动特点和影响因素,研究了末制导炮弹与内膛、弹带与内膛之间的接触界面的定义、接触界面的法向行为和切向行... 

【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：109 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究的意义和背景
    1.2 国内外研究现状
    1.3 末制导炮弹与火炮身管耦合及适配性
        1.3.1 末制导炮弹膛内动态刚强度研究
        1.3.2 末制导炮弹膛内过载研究
        1.3.3 滑动闭气弹带减旋分析
    1.4 本文研究主要内容
2 末制导炮弹结构组成及工作原理
    2.1 末制导炮弹结构简介
        2.1.1 制导部分结构组成
        2.1.2 战斗部分结构组成
        2.1.3 控制部分结构组成
    2.2 末制导炮弹工作原理
        2.2.1 主动式末制导炮弹工作原理
        2.2.2 半主动式末制导炮弹工作原理
    2.3 末制导炮弹的制导系统
    2.4 本章小结
3 末制导炮弹膛内受力分析
    3.1 火药气体压力
        3.1.1 膛压曲线
        3.1.2 弹底压力
    3.2 惯性力
        3.2.1 轴向惯性力
        3.2.2 径向惯性力
        3.2.3 切向惯性力
    3.3 弹带压力
        3.3.1 弹带压力形成过程
        3.3.2 弹带压力分布与变化
        3.3.3 影响弹带压力的因素
        3.3.4 弹带压力计算实例
    3.4 不均衡力
        3.4.1 炮弹质量不均衡引起的力
        3.4.2 转轴与弹轴不重合引起的力
        3.4.3 火药气体压力不均衡引起的力
        3.4.4 最大可能不均衡力计算实例
    3.5 导转侧力
    3.6 摩擦力
    3.7 本章小结
4 末制导炮弹有限元建模及动力学仿真
    4.1 引言
    4.2 末制导炮弹三维几何实体建模
    4.3 末制导炮弹网格划分
        4.3.1 单元类型和形状的选择
        4.3.2 网格数量和疏密程度的选择
        4.3.3 网格质量要求与检验
        4.3.4 不同类型单元之间的连接
        4.3.5 末制导炮弹有限元模型
    4.4 载荷施加和边界条件
    4.5 末制导炮弹数值计算结果分析
        4.5.1 整体动态强度分析
        4.5.2 电路印制板动态强度分析
        4.5.3 封装泡沫动态强度分析
        4.5.4 其它结构强度分析
        4.5.5 动态响应结果分析
    4.6 本章小结
5 末制导炮弹膛内过载分析
    5.1 引言
    5.2 末制导炮弹运动时期
        5.2.1 约束期
        5.2.2 半约束期
        5.2.3 后效期
    5.3 弹炮耦合系统接触/碰撞有限元理论
        5.3.1 接触界面条件
        5.3.2 接触问题的求解
        5.3.3 接触力的计算
    5.4 膛线身管有限元建模
        5.4.1 膛线的分类
        5.4.2 膛线几何建模的方法及缺陷
        5.4.3 膛线网格高精度建模方法
    5.5 末制导炮弹膛内过载影响因素分析
        5.5.1 身管内膛结构参数对过载的影响
        5.5.2 弹炮间初始间隙对过载的影响
        5.5.3 末制导炮弹结构尺寸对过载的影响
        5.5.4 弹炮间摩擦系数对过载的影响
        5.5.5 弹炮“静平衡”对过载的影响
    5.6 本章小结
6 弹带挤进及末制导炮弹减旋分析
    6.1 引言
    6.2 弹带挤进过程分析
        6.2.1 弹带挤进过程描述
        6.2.2 弹带挤进实验测试法
        6.2.3 弹带挤进过程计算模型
    6.3 弹带挤进过程有限元分析
        6.3.1 尼龙弹带简介
        6.3.2 屈服准则和塑性理论
        6.3.3 弹带材料Johnson-Cook模型
        6.3.4 弹带挤进过程有限元模拟
    6.4 末制导炮弹转速分析
        6.4.1 末制导炮弹炮口转速方程
        6.4.2 弹带宽度对转速的影响
        6.4.3 弹带与弹槽之间摩擦系数对转速的影响
        6.4.4 弹带径向强制量对转速的影响
        6.4.5 最大膛压对转速的影响
    6.5 本章小结
7 总结与展望
    7.1 工作总结
    7.2 展望
致谢
参考文献


【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
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[7]超远程弹药的力学分析[D]. 张磊.南京理工大学 2004
[8]23mm实验炮超强装药试验设计及分析[D]. 潘孝斌.南京理工大学 2004
[9]弹丸膛内动力分析[D]. 丁建春.南京理工大学 2002



本文编号：3184353