冲击载荷作用下履带车刚强度分析及优化
发布时间：2023-01-26 04:47
本文以某自行火炮为研究背景,利用非线性有限元和拓扑优化方法对某履带式自行火炮的静动刚强度进行设计计算及优化分析,主要工作包括： （1）以非线性有限元理论为基础,构建非线性有限元静力学和动力学方程,分别介绍了几何非线性以及材料非线性条件下有限元方程的数值求解方法。结合履带式车辆的结构特点,讨论了有限元网格划分的技术与方法 （2）根据有限元建模的模块化思想建立各组成系统的有限元模型,包括行走系统、悬挂系统、防护系统、炮塔、摇架以及炮身的有限元建模；以土壤弹塑性变形的理论为基础,根据南京某土样的三轴剪切破坏实验数据,建立了土壤的非线性有限元模型；对履带与土壤的接触非线性、履带行走系统的接触非线性、悬挂系统的几何非线性、身管与摇架的接触非线性等进行了建模。 （3）对悬挂系统进行静态有限元分析,获得了悬挂系统的等效刚度,并与传统设计理论的计算刚度进行了对比；针对六种射击工况,对整车在冲击载荷作用下的静态刚强度进行了数值仿真,根据应力位移云图确定底盘的薄弱区域；建立了三种典型发射阵地的土壤模型,对履带式自行火炮的动态特性进行了数值计算,分析了不同阵地土壤对炮口扰动的影响规律。 ...
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 履带车辆领域的发展
1.2.2 非线性有限元的发展
1.2.3 结构优化的发展现状
1.3 本文主要研究内容
2 有限元建模理论与方法
2.1 非线性有限元方程
2.2 非线性有限元动力学方程
2.3 非线性有限元方程的数值求解
2.3.1 材料非线性有限元
2.3.2 几何非线性有限元
2.4 有限元网格划分方法
2.4.1 物理模型和单元形状的选择
2.4.2 网格数量和疏密分布
2.4.3 单元阶次及网格质量
2.4.4 不同类型单元之间的连接
2.5 本章小节
3 履带车有限元建模研究
3.1 履带车结构组成
3.2 履带车有限元建模
3.2.1 有限元模块化建模方法
3.2.2 履带推进系统建模
3.2.3 悬挂系统建模
3.2.4 防护系统建模
3.2.5 摇架建模
3.2.6 炮身建模
3.2.7 整车有限元模型
3.3 土壤的非线性有限元模型
3.3.1 应力状态描述
3.3.2 扩展的线性Druker-Prager模型
3.3.3 模型参数的实验标定
3.3.4 模型参数的确定
3.4 本章小结
4 整车静动态刚强度分析
4.1 扭杆悬挂的非线性有限元分析
4.1.1 扭杆悬挂的特性
4.1.2 扭杆悬挂的有限元模型
4.2 整车静动态刚强度分析
4.2.1 主要部件间的连接关系
4.2.2 载荷及边界条件的处理
4.2.3 计算工况
4.2.4 计算结果与分析
4.3 整车动态刚强度分析
4.3.1 接触/碰撞问题的有限元建模理论
4.3.2 履带与土壤的接触建模
4.3.3 履带与各轮的接触建模
4.3.4 身管与摇架的接触建模
4.3.5 载荷与边界条件
4.3.6 动态响应分析
4.4 不同工况下整车动态有限元分析
4.4.1 三种阵地的有限元模型
4.4.2 计算结果与分析
4.5 本章小结
5 底盘的结构优化设计
5.1 引言
5.2 拓扑优化理论与方法
5.2.1 OptiStruct优化设计
5.2.2 拓扑优化方法
5.2.3 拓扑优化数学模型
5.3 履带车拓扑优化
5.3.1 拓扑优化前的静力分析
5.3.2 拓扑优化模型建立
5.3.3 拓扑优化结果以及尺寸优化
5.4 优化前后动静态对比
5.4.1 优化前后底盘静态刚强度
5.4.2 优化前后炮口动态响应
5.5 本章小结
6 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]履带车辆行走装置动力学仿真[J]. 姚友良. 科技信息. 2011(21)
[2]竖向荷载作用下预制管桩桩土共同作用的数值分析[J]. 任秀文,谭亮,冯樊. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2011(S1)
[3]浅谈有限元分析中划分网格的技巧[J]. 时虹,袁境,严厚明. 装备制造技术. 2010(11)
[4]结构有限元分析实用方法及技巧[J]. 王林. 钢铁技术. 2008(05)
[5]结构有限元分析实用方法及技巧[J]. 王林. 钢铁技术. 2008 (05)
[6]基于HyperMesh的有限元建模及减速器模态分析[J]. 易海鹏,余飞,罗会信. 起重运输机械. 2007(04)
[7]薄装甲车体的刚性和强度研究[J]. 许看道. 国防技术基础. 2006(01)
[8]基于多体动力学理论的履带车辆悬挂特性仿真研究[J]. 陈兵,黄华,顾亮. 系统仿真学报. 2005(10)
[9]履带板应力有限元分析与试验验证[J]. 殷光辉,黄华,殷兆辉. 车辆与动力技术. 2004(04)
[10]履带车辆的履带模型与分析(英文)[J]. 韩宝坤,李晓雷,王昌田. 系统仿真学报. 2003(12)
博士论文
[1]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
硕士论文
[1]机床结构设计方法研究及在立柱设计中的应用[D]. 马超.大连理工大学 2010
[2]某SUV车架结构拓扑优化设计[D]. 朱光谦.燕山大学 2010
[3]仿真技术在电钻跌落实验中的应用[D]. 凌春良.苏州大学 2010
[4]胶泥缓冲器特性及其检测方法研究[D]. 刘洪亮.浙江大学 2010
[5]迫击炮座钣的结构分析与优化设计[D]. 马洪锋.南京理工大学 2009
[6]大型天线座车车架轻量化设计研究[D]. 宋发宝.武汉理工大学 2008
[7]载重汽车底盘结构件的计算机辅助分析与设计[D]. 洪小军.合肥工业大学 2008
[8]自行火炮炮塔结构动态设计研究[D]. 高俣.南京理工大学 2007
[9]履带车辆行动部分动力学分析与仿真[D]. 董新建.湖南大学 2007
[10]重型货车车架结构的拓扑优化设计[D]. 巢媛.重庆大学 2007
本文编号：3732189
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 履带车辆领域的发展
1.2.2 非线性有限元的发展
1.2.3 结构优化的发展现状
1.3 本文主要研究内容
2 有限元建模理论与方法
2.1 非线性有限元方程
2.2 非线性有限元动力学方程
2.3 非线性有限元方程的数值求解
2.3.1 材料非线性有限元
2.3.2 几何非线性有限元
2.4 有限元网格划分方法
2.4.1 物理模型和单元形状的选择
2.4.2 网格数量和疏密分布
2.4.3 单元阶次及网格质量
2.4.4 不同类型单元之间的连接
2.5 本章小节
3 履带车有限元建模研究
3.1 履带车结构组成
3.2 履带车有限元建模
3.2.1 有限元模块化建模方法
3.2.2 履带推进系统建模
3.2.3 悬挂系统建模
3.2.4 防护系统建模
3.2.5 摇架建模
3.2.6 炮身建模
3.2.7 整车有限元模型
3.3 土壤的非线性有限元模型
3.3.1 应力状态描述
3.3.2 扩展的线性Druker-Prager模型
3.3.3 模型参数的实验标定
3.3.4 模型参数的确定
3.4 本章小结
4 整车静动态刚强度分析
4.1 扭杆悬挂的非线性有限元分析
4.1.1 扭杆悬挂的特性
4.1.2 扭杆悬挂的有限元模型
4.2 整车静动态刚强度分析
4.2.1 主要部件间的连接关系
4.2.2 载荷及边界条件的处理
4.2.3 计算工况
4.2.4 计算结果与分析
4.3 整车动态刚强度分析
4.3.1 接触/碰撞问题的有限元建模理论
4.3.2 履带与土壤的接触建模
4.3.3 履带与各轮的接触建模
4.3.4 身管与摇架的接触建模
4.3.5 载荷与边界条件
4.3.6 动态响应分析
4.4 不同工况下整车动态有限元分析
4.4.1 三种阵地的有限元模型
4.4.2 计算结果与分析
4.5 本章小结
5 底盘的结构优化设计
5.1 引言
5.2 拓扑优化理论与方法
5.2.1 OptiStruct优化设计
5.2.2 拓扑优化方法
5.2.3 拓扑优化数学模型
5.3 履带车拓扑优化
5.3.1 拓扑优化前的静力分析
5.3.2 拓扑优化模型建立
5.3.3 拓扑优化结果以及尺寸优化
5.4 优化前后动静态对比
5.4.1 优化前后底盘静态刚强度
5.4.2 优化前后炮口动态响应
5.5 本章小结
6 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]履带车辆行走装置动力学仿真[J]. 姚友良. 科技信息. 2011(21)
[2]竖向荷载作用下预制管桩桩土共同作用的数值分析[J]. 任秀文,谭亮,冯樊. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2011(S1)
[3]浅谈有限元分析中划分网格的技巧[J]. 时虹,袁境,严厚明. 装备制造技术. 2010(11)
[4]结构有限元分析实用方法及技巧[J]. 王林. 钢铁技术. 2008(05)
[5]结构有限元分析实用方法及技巧[J]. 王林. 钢铁技术. 2008 (05)
[6]基于HyperMesh的有限元建模及减速器模态分析[J]. 易海鹏,余飞,罗会信. 起重运输机械. 2007(04)
[7]薄装甲车体的刚性和强度研究[J]. 许看道. 国防技术基础. 2006(01)
[8]基于多体动力学理论的履带车辆悬挂特性仿真研究[J]. 陈兵,黄华,顾亮. 系统仿真学报. 2005(10)
[9]履带板应力有限元分析与试验验证[J]. 殷光辉,黄华,殷兆辉. 车辆与动力技术. 2004(04)
[10]履带车辆的履带模型与分析(英文)[J]. 韩宝坤,李晓雷,王昌田. 系统仿真学报. 2003(12)
博士论文
[1]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
硕士论文
[1]机床结构设计方法研究及在立柱设计中的应用[D]. 马超.大连理工大学 2010
[2]某SUV车架结构拓扑优化设计[D]. 朱光谦.燕山大学 2010
[3]仿真技术在电钻跌落实验中的应用[D]. 凌春良.苏州大学 2010
[4]胶泥缓冲器特性及其检测方法研究[D]. 刘洪亮.浙江大学 2010
[5]迫击炮座钣的结构分析与优化设计[D]. 马洪锋.南京理工大学 2009
[6]大型天线座车车架轻量化设计研究[D]. 宋发宝.武汉理工大学 2008
[7]载重汽车底盘结构件的计算机辅助分析与设计[D]. 洪小军.合肥工业大学 2008
[8]自行火炮炮塔结构动态设计研究[D]. 高俣.南京理工大学 2007
[9]履带车辆行动部分动力学分析与仿真[D]. 董新建.湖南大学 2007
[10]重型货车车架结构的拓扑优化设计[D]. 巢媛.重庆大学 2007
本文编号：3732189
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jingguansheji/3732189.html
