基于弹炮耦合的火炮非线性动态特性分析与研究
发布时间：2021-06-29 01:16
本文以某大口径牵引火炮为研究背景,应用有限元法研究了火炮发射炮弹过程的非线性结构动力学相关问题,为火炮系统的研究分析提供必要的理论与技术支持。系统阐述了牵引火炮系统的有限元建模策略与建模技术。分别介绍了CAE环境下几何模型创建与处理的特点。另外,介绍了复杂系统的有限元建模技术与方法及不同的有限元平台网格划分技术在火炮部件有限元建模时的应用。研究解决了带有混合膛线的身管有限元模型的建模方法。运用单截面二维网格分段扫描映射的方法创建了膛线身管有限元模型。考虑弹带部分的塑性变形,建立了弹炮耦合系统接触/碰撞有限元模型并进行了相关的计算。利用有限元的数据传递技术模拟并分析了身管受到自重弯曲情况下火炮发射弹丸的瞬态响应。研究了弹丸各项不均衡因素对侧向速度的影响。探讨了身管与摇架在不同的前后衬瓦间隙配合下的炮口响应情况,并进行了相应的分析。探讨了高平机等效刚度对炮口扰动响应的影响。根据非线性有限元结构动力学方程隐式与显式积分算法的各自特点,利用隐式显式混合运算的方法并将其应用于基于弹炮耦合的火炮发射有限元动力学仿真中。通过显式用户子程序的构建与子程序的数据传递衔接方式解决了弹丸膛内运动时期反后坐装...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：77 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 国内外研究进展与现状
1.2.1 有限元的非线性问题
1.2.2 火炮发射动力学研究动态
1.2.3 弹炮耦合动力学研究现状
1.2.4 火炮系统动力学影响因素研究现状
1.3 本文主要研究内容
2 牵引火炮系统的有限元建模策略与建模技术
2.1 概述
2.2 牵引火炮三维实体模型
2.3 牵引火炮系统的有限元建模策略
2.4 牵引火炮系统有限元建模方法与技术
2.4.1 CAE环境下几何模型创建与处理的特点
2.4.2 针对复杂系统有限元网格建模与过渡方法
2.4.3 有限元网格划分技术的应用
2.4.4 不同有限元平台建模时输出格式的通用问题
2.4.5 牵引火炮的有限元系统模型集成
2.5 本章小结
3 弹炮耦合系统的弹塑性接触/碰撞动力学模型
3.1 概述
3.2 弹体与弹带的材料非线性有限元模型建立
3.2.1 弹带塑性硬化理论模型
3.2.2 弹体与弹带的弹塑性有限元模型
3.3 弹丸膛内运动模型的基本假设与受力分析
3.3.1 弹丸膛内运动力学模型的基本假设
3.3.2 弹丸膛内运动所受主要载荷
3.4 弹炮耦合系统的接触/碰撞有限元分析
3.4.1 膛线身管有限元模型
3.4.2 弹炮耦合系接触-碰撞模型
3.4.3 动力学仿真计算结果分析
3.5 身管自重对火炮动态发射特性的影响
3.5.1 自重作用下的身管有限元静力学分析
3.5.2 多步骤分析概述
3.5.3 数据传递的应用场合与优点
3.5.4 自重弯曲变形的身管有限元建模思路
3.5.5 身管自重作用对弹丸膛内运动规律的影响
3.5.6 身管自重作用对炮口扰动的影响
3.6 本章小结
4 火炮发射动态响应相关因素分析
4.1 概述
4.2 弹丸不均衡因素对弹丸侧方速度的影响
4.2.1 弹丸不均衡因素引起的侧方速度理论计算与有限元计算
4.2.2 弹丸不均衡各因素对弹丸第一侧方速度的影响
4.3 柔性身管与带间隙摇架衬瓦之间的接触/碰撞模型
4.3.1 带间隙的柔性身管与摇架的接触/碰撞模型有限元计算方法
4.3.2 身管圆柱部与摇架套箍配合间隙对炮口扰动的影响
4.4 高平机刚度对炮口扰动的影响
4.4.1 高低平衡机等效刚度的有限元模拟
4.4.2 考虑高低平衡机刚度的火炮发射动力学模型计算结果
4.5 本章小结
5 基于弹炮耦合的火炮动态非线性有限元模型
5.1 概述
5.2 弹炮耦合的火炮系统模型有限元计算方法
5.2.1 有限元计算方法理论
5.2.2 显式隐式混合计算方法在火炮系统中的应用
5.2.3 显式用户子程序及混合计算时子程序数据传递衔接
5.3 弹炮耦合的火炮动态非线性有限元模型计算条件
5.4 仿真结果分析
5.4.1 弹丸膛内运动姿态变化仿真计算结果
5.4.2 弹丸发射时导转力矩对火炮系统连接部件的影响
5.5 炮口振动仿真结果与实验结果对比
5.6 本章小结
6 全文总结
6.1 工作总结
6.2 展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]线膛身管建模方案及弹炮耦合问题研究[J]. 邓辉咏,何循来,海燕,殷军辉. 兵工自动化. 2019(11)
本文编号：3255418
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：77 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 国内外研究进展与现状
1.2.1 有限元的非线性问题
1.2.2 火炮发射动力学研究动态
1.2.3 弹炮耦合动力学研究现状
1.2.4 火炮系统动力学影响因素研究现状
1.3 本文主要研究内容
2 牵引火炮系统的有限元建模策略与建模技术
2.1 概述
2.2 牵引火炮三维实体模型
2.3 牵引火炮系统的有限元建模策略
2.4 牵引火炮系统有限元建模方法与技术
2.4.1 CAE环境下几何模型创建与处理的特点
2.4.2 针对复杂系统有限元网格建模与过渡方法
2.4.3 有限元网格划分技术的应用
2.4.4 不同有限元平台建模时输出格式的通用问题
2.4.5 牵引火炮的有限元系统模型集成
2.5 本章小结
3 弹炮耦合系统的弹塑性接触/碰撞动力学模型
3.1 概述
3.2 弹体与弹带的材料非线性有限元模型建立
3.2.1 弹带塑性硬化理论模型
3.2.2 弹体与弹带的弹塑性有限元模型
3.3 弹丸膛内运动模型的基本假设与受力分析
3.3.1 弹丸膛内运动力学模型的基本假设
3.3.2 弹丸膛内运动所受主要载荷
3.4 弹炮耦合系统的接触/碰撞有限元分析
3.4.1 膛线身管有限元模型
3.4.2 弹炮耦合系接触-碰撞模型
3.4.3 动力学仿真计算结果分析
3.5 身管自重对火炮动态发射特性的影响
3.5.1 自重作用下的身管有限元静力学分析
3.5.2 多步骤分析概述
3.5.3 数据传递的应用场合与优点
3.5.4 自重弯曲变形的身管有限元建模思路
3.5.5 身管自重作用对弹丸膛内运动规律的影响
3.5.6 身管自重作用对炮口扰动的影响
3.6 本章小结
4 火炮发射动态响应相关因素分析
4.1 概述
4.2 弹丸不均衡因素对弹丸侧方速度的影响
4.2.1 弹丸不均衡因素引起的侧方速度理论计算与有限元计算
4.2.2 弹丸不均衡各因素对弹丸第一侧方速度的影响
4.3 柔性身管与带间隙摇架衬瓦之间的接触/碰撞模型
4.3.1 带间隙的柔性身管与摇架的接触/碰撞模型有限元计算方法
4.3.2 身管圆柱部与摇架套箍配合间隙对炮口扰动的影响
4.4 高平机刚度对炮口扰动的影响
4.4.1 高低平衡机等效刚度的有限元模拟
4.4.2 考虑高低平衡机刚度的火炮发射动力学模型计算结果
4.5 本章小结
5 基于弹炮耦合的火炮动态非线性有限元模型
5.1 概述
5.2 弹炮耦合的火炮系统模型有限元计算方法
5.2.1 有限元计算方法理论
5.2.2 显式隐式混合计算方法在火炮系统中的应用
5.2.3 显式用户子程序及混合计算时子程序数据传递衔接
5.3 弹炮耦合的火炮动态非线性有限元模型计算条件
5.4 仿真结果分析
5.4.1 弹丸膛内运动姿态变化仿真计算结果
5.4.2 弹丸发射时导转力矩对火炮系统连接部件的影响
5.5 炮口振动仿真结果与实验结果对比
5.6 本章小结
6 全文总结
6.1 工作总结
6.2 展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]线膛身管建模方案及弹炮耦合问题研究[J]. 邓辉咏,何循来,海燕,殷军辉. 兵工自动化. 2019(11)
本文编号：3255418
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jingguansheji/3255418.html
