某火箭炮各部件动态特性匹配及优化研究

发布时间：2024-03-19 06:04

　　本文以某火箭炮研究课题为背景,应用结构动力学以及结构优化理论,进行了火箭炮发射动力学研究和各部件动态特性的匹配分析,优化现有结构,达到减小初始扰动的目的。 课题研究主要包括以下一些工作： (1)在掌握火箭炮结构原理的前提下,对火箭炮模型进行简化处理,去除对结构刚强度、质量影响不大的几何特征。对简化模型划分网格并添加各类接触和载荷,建立可准确模拟原有结构的有限元模型。 (2)对火箭炮各部件进行模态分析,得出各部件低阶的固有频率及振型；分析各部件动态特性分布,并评估其合理性。 (3)利用建立的火箭炮模型,采用有限元显式算法对发射过程进行仿真,获得了发射过程中各部件的应力分布、定向器管口角位移等一系列的响应结果,并对角位移数据进行了FFT变换,得到了对振动贡献最大的的固有频率值。 (4)根据模态分析和发射动力学计算的结果,对火箭炮进行动态特性匹配分析,确定各部件固有频率适当范围以及有改进空间的部件,利用结构优化软件OPTISTRUCT对部件进行优化,最终验证了优化的有效性。

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
1 绪论
    1.1 选题背景和意义
    1.2 国内外研究发展与现状
        1.2.1 火箭炮发射动力学
        1.2.2 结构优化设计方法
    1.3 本文研究的主要内容
2 动力学有限元
    2.1 概述
    2.2 动力学有限元模型离散方程
    2.3 动力学有限元方程的求解方法
        2.3.1 概述
        2.3.2 显式算法
        2.3.3 隐式算法
        2.3.4 解的稳定性和精度
    2.4 本章小结
3 火箭炮模态分析
    3.1 概述
    3.2 模态分析基础理论
        3.2.1 结构固有频率和振型的求解
        3.2.2 应用Abaqus进行模态分析
    3.3 建立火箭炮有限元模型
        3.3.1 抽象简化
        3.3.2 网格划分
        3.3.3 材料属性
    3.4 火箭炮主要部件的模态分析
        3.4.1 定向器的模态分析
        3.4.2 发射箱的模态分析
        3.4.3 火箭炮起落架模态分析
        3.4.4 火箭炮回转体模态分析
        3.4.5 火箭炮全炮模态分析
    3.5 本章小结
4 发射动力学计算
    4.1 概述
    4.2 火箭炮动力学模型
        4.2.1 连接关系建模
        4.2.2 载荷条件与工况
    4.3 仿真结果分析
        4.3.1 定向器管口振动响应
    4.4 本章小结
5 火箭炮模态匹配分析
    5.1 概述
    5.2 正交试验法
        5.2.1 正交试验简介
        5.2.2 正交表的构成
        5.2.3 正交试验的方差分析和贡献率分析
    5.3 结构优化方法
        5.3.1 概述
        5.3.2 结构优化的数学模型
        5.3.3 拓扑优化理论
    5.4 模态匹配
        5.4.1 概述
        5.4.2 建立有限元模型
        5.4.3 建立优化数学模型
        5.4.4 仿真结果分析
    5.5 本章小结
6 结束语
    6.1 工作总结
    6.2 展望
致谢
参考文献



本文编号：3932442