上架结构参数与弹丸起始扰动映射关系的研究

为有效提高超轻型火炮射击密集度,探索了某薄壁箱型上架多个结构参数组合对弹丸起始扰动的影响规律。以上架外形尺寸、板厚等结构参数为对象,基于最优拉丁超立方方法,筛选得到影响弹丸起始扰动的上架关键结构参数并构建基因组;基于弹炮耦合结构动力学模型,分析了上架结构参数与弹丸起始扰动相关参量多对多的映射关系。根据映射关系,进一步分析不同板厚组合对弹丸起始扰动的影响规律。研究结果表明:在多对多映射时,不同板厚组合对弹丸起始扰动的影响呈非线性,上架侧板和围板的板厚参数是影响弹丸起始扰动的关键因素。采用特定的结构参数组合的上架可以有效降低弹丸起始扰动,为火炮总体设计中使用组合参数设计方法提供了依据。

高炮炮箱瞬态弹塑性有限元分析

该文以弹塑性理论和瞬态非线性有限元法为基础 ,综合运用DYTRAN瞬态非线性有限元分析及其它CAD/CAE软件 ,对某高炮炮箱进行了接触和强冲击发射载荷条件下瞬态弹塑性有限元建模与分析 ,得到并分析了该炮箱应力集中部位应力和塑性应变的空间分布和时间响应规律 。

岔管有限元网格自动生成及计算机绘图

一、引言随着计算机的普及和有限元技术的日益成熟,有限元法在岔管结构分析中得到越来越广泛的应用。实践证明,有限元方法至今仍是分析岔管这类复杂结构的最有效的手段。由于这类问题结构复杂,计算规模大,人工准备输入数据不仅工作量浩大,而且很难避免人为错误。因而针对特定类型的岔管,研制有限元分析前处理器显得非常必要。文中研制了与混合法有限元相匹配的贴边岔管网格自动生成前处理程序。江西工业大学某硕士也作了与SAP5程序相匹配的月牙肋岔管有限元网格生成程序,上述工作皆是有益的尝试。

浮动炮闩闭气结构的强度和闭气性能分析

利用大型非线性有限元MARC ,对某自动迫击炮浮动炮闩闭气结构 ,进行了三维装配体有限元建模和动态弹塑性分析 ,获得了关键闭气构件的应力、塑性应变和变形的动态响应 .根据其工作原理 ,利用密封面残余间隙的时间响应 ,建立了该闭气结构的特性曲线 ,用其对闭气结构的闭气性能进行了评估 .

火炮高低机刚度的有限元计算方法

针对火炮中常用的齿弧式高低机,建立了其刚度计算的力学模型和计算公式,提出了用有限元法计算高低机刚度的方法,并结合实例进行了具体分析计算。

大口径火炮焊接药筒射击变形机理的启发式反演

在某大口径火炮焊接钢药筒退壳后残余变形实际测量现象规律的基础上,运用非线性有限元分析作为物理模型正问题分析工具,对火炮发射过程中影响该药筒行为的关键因素和作用机理进行启发式反演。通过有限元反演计算,揭示了筒体上热冲击引起的瞬态温升是决定药筒残余变形和抽壳阻力的一个关键因素,得到了筒体瞬态温度增量分布规律。在此基础上通过有限元分析获得的药筒抽壳阻力与实际测试结果一致。

基于边界元法的疲劳裂纹扩展模拟

用数值方法模拟疲劳裂纹扩展对预测构件残余寿命具有重要意义。该文以基于子域法边界元分析的一点面力法解决了裂纹扩展全过程的应力强度因子精度问题；用坐标变换法导出了Ⅰ一Ⅱ型复合裂纹最大周向应力准则的扩展偏角和有效应力强度因子；建立了复合型裂纹疲劳扩展数值模拟算法，并在ＳＧＩ工作站上研制了具有裂纹构形自动更新和动态图形显示功能的模拟演示软件。该软件对试件裂纹扩展模拟的结果与试验结果一致，说明该文方法具有高精度和应用价值。

楔式闭气炮闩膛底合力分析

对带 L形金属闭气环的闭气炮闩 ,建立了闭气环与衬套径向作用的轴对称弹性力学模型 ,并导出了最大膛压作用下闩体膛底合力计算公式 .该方法考虑了闭气环与衬套之间的摩擦力 ,比常规方法更接近实际 ;对某闭气炮闩简化模型 ,将该方法的结果与有限元数值模拟的结果进行了对比 ,验证了所建模型和计算公式的合理性 .

受侧拉力筒型摇架有限元结构分析

针对自行火炮受液压高平机侧拉力作用的简型摇架建立其力学模型,用有限元法对该模型进行结构总体变形分析;在此基础上进行结构改进。分析表明,经改进后的模型抗侧拉刚度明显提高。其结果对该类型摇架的设计具有重要参考价值。

基于NSGA-II算法的超轻型火炮摇架多目标优化设计

针对超轻型火炮摇架减小质量、提高刚度的设计要求,基于有限元法和多目标优化设计方法,建立了摇架多目标优化数学模型。以摇架质量和刚度为优化目标,以摇架强度为约束条件,选择了摇架外形结构尺寸和摇架钢板厚度为设计参数,采用改进非支配排序遗传算法(NSGA-II)作为优化方法。通过优化得到了摇架Pareto最优解集,优化结果对超轻型火炮摇架设计具有指导意义,同时,该优化设计方法为处理薄壁结构优化问题提供了一种新的设计思路。

影响弹丸起始扰动的火炮结构参数灵敏度分析与优化研究

弹丸起始扰动对火炮射击精度有重要影响,为了减小弹丸起始扰动,建立了某大口径轻型牵引炮弹炮耦合全炮动力学参数化有限元模型,由弹丸出炮口时刻弹丸的角位移、角速度表征弹丸起始扰动,构建优化目标函数,对火炮结构参数的影响程度进行灵敏度分析;同时利用径向基神经网络近似模型方法对弹丸起始扰动进行优化研究。结果表明,摇架臂板厚对弹丸起始扰动影响显著,优化后弹丸出炮口时刻弹丸角位移和角速度均明显减小。该结果可为火炮结构设计提供理论依据。

火炮身管锥度对弹丸起始扰动的影响分析

火炮身管设计时,根据强度理论有一段圆锥段,身管圆锥段锥度的大小影响近炮口段身管刚度的大小,刚度大小对于弹丸起始扰动的影响规律值得进行研究。针对这一问题,建立某大口径火炮弹炮耦合全炮动力学有限元模型,计算不同工况下锥度为c=0°、c=0.38°、c=0.73°和c=1.17°时弹丸膛内的运动规律。分析结果表明,对建立的某大口径火炮而言,在保证身管质量、质心不变的前提下,身管锥度越小,即身管近炮口段越粗,身管近炮口段刚度越大,越有利于减小弹丸起始扰动。

基于遗传算法和参数化建模的非线性结构优化

提出了一种对存在接触关系的非线性结构(装配体)进行优化设计的新方法。该方法将遗传算法与结构几何及有限元参数化建模方法相结合,在通用CAE软件的二次开发编程环境中实现对带接触的结构装配体进行结构尺寸和形状优化设计。文中利用该方法对某浮动式闭气结构的重要结构参数和关键构件形状实施了优化设计,使其闭气性能得到大幅度提高,体现了本文方法在解决这类优化问题中的优势。本文的方法有利于拓宽结构优化技术在机械设计领域的应用范围。

液压缸刚度有限元计算方法

随着液压技术的发展,液压缸被广泛应用于液压系统中,对于一些液压系统,液压缸刚度对其性能有较大影响。针对液压缸刚度计算,基于流体力学和流固耦合理论,给出一种考虑流体的可压缩性、固体的弹性变形及流体固体相互作用的有限元计算方法,并结合实例给出了具体的计算过程。对液压缸刚度分析和液压系统设计有一定的参考价值。

某火炮炮闩机构动态特性有限元分析

在火炮开闩过程中,炮闩系统常因发生剧烈碰撞而损坏。针对炮闩动态应力响应问题,基于接触有限元理论,运用ABAQUS软件建立了某火炮炮尾炮闩系统的非线性结构动力学模型,模拟炮闩机构中复杂的接触碰撞现象,并采用隐式时间积分方法仿真模拟开闩过程,研究火炮复进过程中开闩凸轮撞击开闩板时及开闩过程中的炮尾炮闩结构中主要部件的动态应力响应,通过对结果的分析,获得主要部件动态应力大小。研究结果表明,火炮零件能够较好地满足强度要求,但抽筒子所受应力较大,其计算结果可以为改进曲柄、闩体结构提供依据。

某轻型牵引炮摇架结构动态优化设计

某轻型牵引炮样机在实验过程中发现,其摇架结构具有在保证刚强度的前提下进一步进行减重的必要;针对这一问题,建立基于非线性有限元理论的全炮刚柔耦合动力学有限元模型,计算分析得到摇架动态响应;选取摇架的外形尺寸和板厚作为设计参量,对有限元模型参数化,以质量和应变能最小作为设计目标,使用最优拉丁超立方试验设计法构造径向基函数近似模型,运用第二代非劣排序遗传算法对摇架结构进行多目标动态优化,获得Pareto前沿;优化结果对于摇架结构设计具有工程应用价值,对于一般薄壁结构问题也提供了一种设计思路。

基于有限元弹炮耦合的某牵引火炮炮口扰动灵敏度分析

针对影响火炮炮口扰动因素的问题,建立了某牵引火炮刚柔耦合参数化有限元模型,考虑了有限元弹炮耦合接触/碰撞、膛内时期膛线对弹丸的扭转、衬瓦与身管间隙、摇架板厚参数、火线高、耳轴及方向机刚度与阻尼、高平机刚度及阻尼、后大架尺寸参数等因素的影响。以炮口线速度和角速度表征炮口扰动,构建目标函数,通过灵敏度分析获得各因素对炮口扰动的影响程度。该结果为炮口扰动优化设计提供一定依据,对探寻各参数与炮口扰动关联性具有借鉴意义。

火炮制退机节制杆优化设计

火炮制退机节制杆尺寸参数设计时,为了获得拟定的后坐阻力曲线,建立了以节制杆尺寸参数为设计变量的多目标优化模型,优化模型以所设计的节制杆尺寸参数计算获得的后坐阻力曲线与拟定的后坐力曲线符合程度、后坐长与设计值接近程度为目标函数,选用非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行优化计算。优化后,对比初始后坐特性、目标后坐特性与优化所得后坐特性表明,所建模型合理,通过该优化模型所得的节制杆尺寸参数,可获得拟定形状的后坐阻力曲线。

履带式自行火炮发射动力学仿真建模

基于多体系统动力学理论,利用多体系统动力学仿真软件ADAMS,对某履带式自行火炮动力学模型的建立进行研究,并进行发射动力学仿真。建模时使用ADAMS函数实现了火炮中力元的建模,提高了建模效率;在对履带部分进行简化时考虑实际情况,体现出火炮发射时履带对车体的作用力。从仿真结果知该模型较好的反映了火炮后坐复进特性及车体在后坐力作用下的位移。

基于响应面法的三维炮尾结构设计优化

为满足某炮尾结构布置的特殊需要,在输弹槽贯穿托弹板的开放式炮尾结构基础上,重新设计传力结构;采用基于响应面法(Response Surface Method,RSM)的多目标遗传算法NSGA-II寻找齿形传力结构的最优参数,通过编写Python脚本控制Abaqus内核实现自动前处理,对其进行有限元分析,并基于iSight实现多目标三维模型设计优化.该方法摒弃传统的二维优化三维验证的理念,将多目标遗传算法与RSM结合起来,在iSight中直接进行三维模型设计优化,可节省计算时间、提高计算效率、改善设计水平.