影響彈丸起始擾動(dòng)的大口徑火炮結(jié)構(gòu)參量研究.pdf

1、火炮發(fā)射過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的非線性動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，以大口徑火炮為研究背景，運(yùn)用有限元方法理論，建立彈炮耦合全炮動(dòng)力學(xué)有限元模型，在考慮擠進(jìn)過(guò)程情況下對(duì)彈丸膛內(nèi)運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行模擬;以彈丸起始擾動(dòng)來(lái)衡量火炮射擊精度，分析火炮結(jié)構(gòu)參量對(duì)彈丸起始擾動(dòng)的影響，為火炮系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。本文主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)系統(tǒng)闡述了彈帶材料彈塑性基本理論，介紹了彈帶材料彈塑性變形過(guò)程中基本理論公式，為建立的彈炮耦合有限元模型中彈帶材料模型提供

2、了理論依據(jù)。重點(diǎn)介紹了彈帶材料的本構(gòu)模型，選用Johnson-Cook本構(gòu)模型對(duì)彈帶材料彈塑性進(jìn)行模擬，考慮了彈帶在擠進(jìn)過(guò)程中產(chǎn)生的損傷累計(jì)。同時(shí)分別對(duì)彈丸擠進(jìn)過(guò)程與彈丸膛內(nèi)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中彈丸膛內(nèi)受力情況進(jìn)行分析，初步得到了彈丸擠進(jìn)過(guò)程中擠進(jìn)阻力以及彈丸膛內(nèi)運(yùn)動(dòng)方程，該結(jié)果可為彈丸擠進(jìn)過(guò)程與膛內(nèi)運(yùn)動(dòng)過(guò)程提供理論依據(jù)。
　　(2)在建立好的彈炮耦合全炮動(dòng)力學(xué)有限元模型基礎(chǔ)上，改變彈帶材料參數(shù)，分析對(duì)比彈帶材料參數(shù)對(duì)彈丸膛內(nèi)運(yùn)動(dòng)的影響，同

3、時(shí)分析對(duì)比在不同摩擦性質(zhì)狀態(tài)下彈丸膛內(nèi)運(yùn)動(dòng)規(guī)律，通過(guò)計(jì)算得到，彈帶材料參數(shù)對(duì)彈丸膛內(nèi)運(yùn)動(dòng)規(guī)律影響很小，但不同的摩擦性質(zhì)下彈丸膛內(nèi)運(yùn)動(dòng)規(guī)律有區(qū)別。
　　(3)彈丸膛內(nèi)運(yùn)動(dòng)受到諸多因素的影響，且身管幾何結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如何對(duì)火炮身管部件進(jìn)行有限元建模困擾著眾多的火炮研究者，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，已能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)含坡膛結(jié)構(gòu)的身管進(jìn)行有限元建模;同時(shí)運(yùn)用ALE網(wǎng)格自適應(yīng)技術(shù)對(duì)彈帶結(jié)構(gòu)進(jìn)行離散化，考慮身管在重力場(chǎng)產(chǎn)生的預(yù)彎作用，構(gòu)建了含擠進(jìn)過(guò)程的彈炮耦

4、合全炮動(dòng)力學(xué)有限元模型，對(duì)彈帶擠進(jìn)過(guò)程中彈帶刻槽進(jìn)行了模擬，并分析對(duì)比含擠進(jìn)過(guò)程與忽略擠進(jìn)過(guò)程彈丸膛內(nèi)運(yùn)動(dòng)規(guī)律，得到擠進(jìn)過(guò)程對(duì)彈丸膛內(nèi)運(yùn)動(dòng)有很大的影響。
　　(4)以彈炮耦合系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)有限元模型為基礎(chǔ)，以彈丸出炮口時(shí)刻的角位移、角速度、速度作為彈丸運(yùn)動(dòng)的特征量，并以此來(lái)表征彈丸起始擾動(dòng)，構(gòu)建彈丸起始擾動(dòng)歸一化函數(shù)，衡量火炮的射擊精度。分析研究火炮上架剛度、搖架剛度、身管外形等結(jié)構(gòu)參量對(duì)彈丸起始擾動(dòng)的影響規(guī)律，為火炮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供依據(jù)