大口徑火炮結(jié)構(gòu)動強度設(shè)計與研究.pdf

1、大口徑火炮射擊過程中的結(jié)構(gòu)強度問題是火炮輕量化設(shè)計中的重點研究課題，隨著計算技術(shù)和有限元法的發(fā)展，沖擊載荷作用下的火炮結(jié)構(gòu)強度研究有了新的技術(shù)途徑。
　　本文對某大口徑輕量化牽引火炮及車載炮進行結(jié)構(gòu)動強度設(shè)計與研究?；诮Y(jié)構(gòu)動力學(xué)非線性有限元理論，對初步確定的火炮結(jié)構(gòu)總體布局及參數(shù)進行結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析，并進行了火炮結(jié)構(gòu)動力學(xué)修改與結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)優(yōu)化匹配設(shè)計研究。本文主要工作有:
　　(1)綜述了大口徑輕量化火炮、非線性有限元法及

2、結(jié)構(gòu)動強度設(shè)計的發(fā)展現(xiàn)狀;研究了復(fù)雜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)動力學(xué)有限元建模技術(shù);闡述了結(jié)構(gòu)動力學(xué)非線性有限元的數(shù)值解法。為火炮系統(tǒng)發(fā)射動力學(xué)有限元建模及分析奠定堅實的理論基礎(chǔ)。
　　(2)建立了某大口徑輕型牽引炮剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)非線性有限元模型，重點模擬了該輕型炮射擊過程中下架、后大架及連接銷軸間的動態(tài)接觸過程。計算獲取了該輕型炮四種射擊工況下的下架、后大架及連接銷軸的動態(tài)應(yīng)力分布規(guī)律，較方便且精確地獲取了在火炮射擊試驗中亦難以測量獲取的連接結(jié)構(gòu)

3、處的孔邊接觸應(yīng)力值。
　　(3)建立了某大口徑車載炮系統(tǒng)動態(tài)非線性有限元模型，計算獲取了該車載炮系統(tǒng)二種極限射擊工況下的結(jié)構(gòu)件相關(guān)受力、運動特性及結(jié)構(gòu)動態(tài)應(yīng)力等數(shù)據(jù)。數(shù)值計算結(jié)果可為初步設(shè)計階段的車載炮結(jié)構(gòu)總體布局方案的確定、結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位布置及參數(shù)選取、構(gòu)件選材及架體結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計等提供有力的技術(shù)支撐。
　　(4)通過動力學(xué)非線性有限元分析發(fā)現(xiàn)輕型炮下架及車載炮車架結(jié)構(gòu)設(shè)計方案中存在著薄弱環(huán)節(jié)，并對下架及車架局部結(jié)構(gòu)進行了改

4、進設(shè)計。結(jié)構(gòu)動力模型修改計算表明:各改進設(shè)計結(jié)構(gòu)的動態(tài)應(yīng)力值明顯降低，結(jié)構(gòu)改進方案較為合理。
　　(5)研究了液壓件等效剛度變化對車載炮結(jié)構(gòu)強度的影響規(guī)律。并針對上架結(jié)構(gòu)應(yīng)力與大架油缸力值響應(yīng)相互沖突的問題，基于Pareto最優(yōu)解概念，對車載炮進行結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)優(yōu)化匹配設(shè)計。研究成果可為車載炮結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的選擇提供參考依據(jù)。
　　本文中大口徑火炮結(jié)構(gòu)動強度設(shè)計與研究對指導(dǎo)某火炮結(jié)構(gòu)設(shè)計具有重要的工程應(yīng)用價值，且分析思路和設(shè)計方