以两耳轴中心变位差为目标的火炮结构优化设计
发布时间：2021-11-13 11:36
本文以某省部级项目为研究背景,利用有限元方法以及结构优化技术对某大口径火炮上架进行结构优化设计（拓扑优化和尺寸优化）并在最优上架模型基础上改进摇架结构以便减小火炮发射时两耳轴中心变位差从而达到提高火炮射击密集度的目的。本文所涉及的火炮上架是某大口径车载式火炮的重要组成部件,起着连接和支撑作用。要求火炮发射过程中上架能够承受较大的冲击载荷,火炮架体所受的复进机力和制退机力不在通过炮膛轴线的平面内,且两个力的大小相差较大,呈现出明显的不对称性,而火炮上架和摇架的结构基本对称。这会导致两耳轴中心位移不一致,从而产生变位差导致火炮发射时身管的振动幅度加大,影响火炮的射击密集度。本文主要从火炮上架和摇架刚强度方面考虑其对火炮射击密集度的影响,研究的原上架模型是采用经验设计得到,试验表明其射击密集度达不到设计指标,经过对火炮的详细检查发现上架与摇架有塑性变形,通过有限元分析与改进设计,虽然再次试验中没有发现塑性变形,但是由于上架刚度较差,两耳轴中心变位差过大导致设计密集度仍然达不到要求。本文尝试通过上架结构优化设计以及摇架结构改进设计来减小火炮发射时两耳轴中心变位差,从而进一步提高火炮射击密集度,...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 论文的研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 有限元法
1.2.2 结构优化方法
1.2.3 火炮发射动力学
1.3 本文主要研究内容
2 两耳轴中心变位差计算与分析
2.1 火炮结构有限元建模
2.1.1 火炮结构分析与载荷传递规律
2.1.2 有限元网格划分
2.1.3 载荷与边界条件的确定
2.1.4 各部件连接关系
2.1.5 火炮有限元模型
2.2 火炮静态刚强度有限元分析
2.2.1 有限元分析软件ABAQUS
2.2.2 火炮静态分析有限元模型
2.2.3 静态刚强度计算结果与分析
2.3 火炮非线性动力学有限元分析
2.3.1 非线性动力学有限元理论
2.3.2 火炮非线性接触碰撞问题
2.3.3 火炮动态有限元模型
2.3.4 动态模型计算结果及分析
2.4 本章小结
3 以减小两耳轴中心变位差为目标的上架结构优化设计
3.1 结构优化设计的基本理论
3.1.1 结构拓扑优化理论
3.1.2 结构尺寸优化理论
3.2 结构优化模块OptiStruct
3.3 上架结构拓扑优化设计
3.3.1 上架拓扑优化模型
3.3.2 上架结构拓扑优化布局
3.3.3 上架拓扑优化模型的有限元分析
3.4 上架结构尺寸优化设计
3.4.1 结构尺寸优化模型
3.4.2 上架结构尺寸优化结果
3.4.3 尺寸优化模型的有限元分析
3.5 上架结构优化对两耳轴中心变位差的影响分析
3.6 本章小结
4 以减小两耳轴中心变位差为目标的摇架结构优化设计
4.1 概述
4.2 复进机筒和制退机筒布置方式对耳轴中心变位差的影响
4.3 复进机筒和制退机筒固定方式对耳轴中心变位差的影响
4.3.1 复进机筒和制退机筒后固定有限元分析
4.3.2 复进机筒和制退机筒前固定有限元分析
4.3.3 复进机筒和制退机筒不同固定方式计算结果比较
4.4 本章小结
5 火炮结构优化前后有限元计算结果对比
5.1 火炮结构优化前后有限元静态结果对比
5.2 火炮结构优化前后有限元动态结果对比
5.2.1 火炮结构优化后有限元动态计算
5.2.2 火炮结构优化前后有限元动态计算结果对比
5.3 本章小结
6 总结与展望
6.1 本论文的主要研究成果
6.2 展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]结构非线性有限元分析现状综述[J]. 伍霞,甘信广,王思杰. 科技创新导报. 2011(23)
[2]关于提高轮式转管炮武器射击密集度措施的探讨[J]. 王开政,赵建中,黄强,刘彦. 火炮发射与控制学报. 2010(02)
[3]机械优化设计综述与展望[J]. 张运节. 科技信息. 2009(06)
[4]基于弹塑性接触/碰撞模型的弹炮耦合问题研究[J]. 葛建立,杨国来,陈运生,徐伟. 弹道学报. 2008(03)
[5]计及齿轮-齿弧接触的火炮动力学分析[J]. 曾晋春,杨国来,王晓锋. 弹道学报. 2008(02)
[6]某自行火炮总体结构参数灵敏度分析与优化[J]. 葛建立,杨国来,曾晋春,陈运生. 火炮发射与控制学报. 2007(01)
[7]某车载炮加强横梁的位置参数灵敏度分析[J]. 杨国来,葛建立,陈运生. 火炮发射与控制学报. 2006(04)
[8]结构拓扑优化综述[J]. 谢涛,刘静,刘军考. 机械工程师. 2006(08)
[9]车载炮发射动力学仿真研究[J]. 管红根,袁人枢,高树滋,何永,米粮川. 兵工学报. 2005(01)
[10]工程结构优化设计发展综述[J]. 李芳,凌道盛. 工程设计学报（机械·设备和仪器的开发技术）. 2002(05)
博士论文
[1]大口径车载火炮多柔体动力学与总体优化研究[D]. 蔡文勇.南京理工大学 2009
[2]车载炮动态非线性有限元仿真研究[D]. 葛建立.南京理工大学 2007
[3]某火炮自动供输弹系统和全炮耦合的发射动力学研究[D]. 石明全.南京理工大学 2003
[4]自行火炮非线性有限元模型及仿真可视化技术研究[D]. 王长武.南京理工大学 2002
[5]多柔体系统参数化模型及其在火炮中的应用研究[D]. 杨国来.南京理工大学 1999
硕士论文
[1]超轻型火炮摇架结构优化[D]. 钱辉仲.南京理工大学 2012
[2]某舰炮转弹机非线性结构动力学分析及优化设计[D]. 潘旭辉.江苏科技大学 2011
[3]车架结构有限元分析与优化设计[D]. 汪伟.南昌大学 2010
[4]火箭滑车结构强度设计分析[D]. 李明.南京理工大学 2010
[5]基于HyperWorks的卡车车身有限元分析及改进研究[D]. 曾力.西南交通大学 2010
[6]基于拓扑优化和高强钢应用的雷达车车架轻量化设计研究[D]. 佘高翔.武汉理工大学 2010
[7]拖拉机驱动桥的有限元分析及拓扑优化设计[D]. 邓磊.合肥工业大学 2010
[8]增速齿轮箱体有限元分析及其结构优化[D]. 陈营利.哈尔滨工程大学 2009
[9]应用有限元对造桥机承载系统结构的优化设计[D]. 胡苗.中南林业科技大学 2009
[10]自行火炮结构动力学分析及优化设计研究[D]. 柳高洁.南京理工大学 2009
本文编号：3492950
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 论文的研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 有限元法
1.2.2 结构优化方法
1.2.3 火炮发射动力学
1.3 本文主要研究内容
2 两耳轴中心变位差计算与分析
2.1 火炮结构有限元建模
2.1.1 火炮结构分析与载荷传递规律
2.1.2 有限元网格划分
2.1.3 载荷与边界条件的确定
2.1.4 各部件连接关系
2.1.5 火炮有限元模型
2.2 火炮静态刚强度有限元分析
2.2.1 有限元分析软件ABAQUS
2.2.2 火炮静态分析有限元模型
2.2.3 静态刚强度计算结果与分析
2.3 火炮非线性动力学有限元分析
2.3.1 非线性动力学有限元理论
2.3.2 火炮非线性接触碰撞问题
2.3.3 火炮动态有限元模型
2.3.4 动态模型计算结果及分析
2.4 本章小结
3 以减小两耳轴中心变位差为目标的上架结构优化设计
3.1 结构优化设计的基本理论
3.1.1 结构拓扑优化理论
3.1.2 结构尺寸优化理论
3.2 结构优化模块OptiStruct
3.3 上架结构拓扑优化设计
3.3.1 上架拓扑优化模型
3.3.2 上架结构拓扑优化布局
3.3.3 上架拓扑优化模型的有限元分析
3.4 上架结构尺寸优化设计
3.4.1 结构尺寸优化模型
3.4.2 上架结构尺寸优化结果
3.4.3 尺寸优化模型的有限元分析
3.5 上架结构优化对两耳轴中心变位差的影响分析
3.6 本章小结
4 以减小两耳轴中心变位差为目标的摇架结构优化设计
4.1 概述
4.2 复进机筒和制退机筒布置方式对耳轴中心变位差的影响
4.3 复进机筒和制退机筒固定方式对耳轴中心变位差的影响
4.3.1 复进机筒和制退机筒后固定有限元分析
4.3.2 复进机筒和制退机筒前固定有限元分析
4.3.3 复进机筒和制退机筒不同固定方式计算结果比较
4.4 本章小结
5 火炮结构优化前后有限元计算结果对比
5.1 火炮结构优化前后有限元静态结果对比
5.2 火炮结构优化前后有限元动态结果对比
5.2.1 火炮结构优化后有限元动态计算
5.2.2 火炮结构优化前后有限元动态计算结果对比
5.3 本章小结
6 总结与展望
6.1 本论文的主要研究成果
6.2 展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]结构非线性有限元分析现状综述[J]. 伍霞,甘信广,王思杰. 科技创新导报. 2011(23)
[2]关于提高轮式转管炮武器射击密集度措施的探讨[J]. 王开政,赵建中,黄强,刘彦. 火炮发射与控制学报. 2010(02)
[3]机械优化设计综述与展望[J]. 张运节. 科技信息. 2009(06)
[4]基于弹塑性接触/碰撞模型的弹炮耦合问题研究[J]. 葛建立,杨国来,陈运生,徐伟. 弹道学报. 2008(03)
[5]计及齿轮-齿弧接触的火炮动力学分析[J]. 曾晋春,杨国来,王晓锋. 弹道学报. 2008(02)
[6]某自行火炮总体结构参数灵敏度分析与优化[J]. 葛建立,杨国来,曾晋春,陈运生. 火炮发射与控制学报. 2007(01)
[7]某车载炮加强横梁的位置参数灵敏度分析[J]. 杨国来,葛建立,陈运生. 火炮发射与控制学报. 2006(04)
[8]结构拓扑优化综述[J]. 谢涛,刘静,刘军考. 机械工程师. 2006(08)
[9]车载炮发射动力学仿真研究[J]. 管红根,袁人枢,高树滋,何永,米粮川. 兵工学报. 2005(01)
[10]工程结构优化设计发展综述[J]. 李芳,凌道盛. 工程设计学报（机械·设备和仪器的开发技术）. 2002(05)
博士论文
[1]大口径车载火炮多柔体动力学与总体优化研究[D]. 蔡文勇.南京理工大学 2009
[2]车载炮动态非线性有限元仿真研究[D]. 葛建立.南京理工大学 2007
[3]某火炮自动供输弹系统和全炮耦合的发射动力学研究[D]. 石明全.南京理工大学 2003
[4]自行火炮非线性有限元模型及仿真可视化技术研究[D]. 王长武.南京理工大学 2002
[5]多柔体系统参数化模型及其在火炮中的应用研究[D]. 杨国来.南京理工大学 1999
硕士论文
[1]超轻型火炮摇架结构优化[D]. 钱辉仲.南京理工大学 2012
[2]某舰炮转弹机非线性结构动力学分析及优化设计[D]. 潘旭辉.江苏科技大学 2011
[3]车架结构有限元分析与优化设计[D]. 汪伟.南昌大学 2010
[4]火箭滑车结构强度设计分析[D]. 李明.南京理工大学 2010
[5]基于HyperWorks的卡车车身有限元分析及改进研究[D]. 曾力.西南交通大学 2010
[6]基于拓扑优化和高强钢应用的雷达车车架轻量化设计研究[D]. 佘高翔.武汉理工大学 2010
[7]拖拉机驱动桥的有限元分析及拓扑优化设计[D]. 邓磊.合肥工业大学 2010
[8]增速齿轮箱体有限元分析及其结构优化[D]. 陈营利.哈尔滨工程大学 2009
[9]应用有限元对造桥机承载系统结构的优化设计[D]. 胡苗.中南林业科技大学 2009
[10]自行火炮结构动力学分析及优化设计研究[D]. 柳高洁.南京理工大学 2009
本文编号：3492950
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jingguansheji/3492950.html
