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.

惯性炮尾式膨胀波火炮膨胀波速度和行程计算仿真

膨胀波火炮利用弹丸在膛内运行到一定位置时提前开闩的方法,实现了在不降低弹丸初速的前提下大幅度减小火炮后坐力的目的。基于膨胀波火炮后喷装置的工作特性,对两种不同打开方式进行了讨论,着重对惯性炮尾式膨胀波火炮进行了物理模型和经典内弹道模型建立,并进行数值仿真。最后根据经验公式估算的惯性炮尾开闩行程,利用反推法计算了惯性炮尾式膨胀波火炮膨胀波在身管内的传播速度和行程,进而获得了惯性炮尾最佳打开时机和开闩行程。

惯性炮尾式膨胀波火炮内弹道建模与仿真

根据膨胀波火炮后喷装置的工作特性,对惯性炮尾式膨胀波火炮进行了内弹道建模与仿真,并将仿真结果与同型号常规封闭火炮的内弹道性能进行对比.结果表明,在相同装填条件下,膨胀波火炮在不影响弹丸初速的前提下能大幅度减小火炮后坐冲量和身管温度.

炮尾体热力耦合分析

转管自动机连发射击过程中,由于热量无法及时消散,引起炮尾体温度升高.为研究温度升高造成的影响,采用有限元法对炮尾体进行静力分析和热力耦合分析,对分析结果规划4条轴向路径,3条周向路径,把应力数据映射到路径上;通过静力分析和热力耦合分析结果的对比,探讨了温度升高对炮尾体形变及应力状态的影响,以及这种影响对射击精度及疲劳寿命的负面作用;根据分析结果提出了消弱温度影响的途径,为炮尾体结构设计提供参考,最终提高射击精度.

基于有限元的炮尾结构优化设计

以传统炮尾结构为基础,参考几种不同的圆角,寻求降低圆角应力的方法,结合台阶式炮尾结构,利用有限元分析软件和ISIGHT优化软件,运用二维模型代替三维模型的方法,节省时间,提高效率,对相关参数优化处理,在一定的条件下,降低圆角应力,解决圆角应力过大而使炮尾疲劳断裂的问题。

基于炮尾的工艺路线设计专家系统研究

针对炮尾加工工艺复杂且传统工艺规程不能直观反映加工工艺路线等问题,提出一种基于炮尾加工工艺路线专家系统的开发方法.在分析炮尾加工路线的基础上建立加工工艺路线知识库,对其加工工艺进行规律性推理,实现专家系统开发必需的知识库和推理机,并利用专家系统开发工具DEST(Design Expert System Tools)实现炮尾工艺路线设计专家系统的开发.

某转管自动机炮尾体寿命提升技术研究

炮尾体承受着射击过程中的高温以及连续瞬态强冲击载荷的恶劣工况,表面易产生疲劳裂纹并逐渐扩大,造成炮尾体断裂,引起自动炮故障。为提高炮尾体的疲劳寿命,研究了声铣复合表面改性处理方法来提高炮钢材料的表面性能。从表面粗糙度、表面硬度和疲劳寿命3个方面分别比较了传统干切削和声铣复合表面改性两种技术,结果表明声铣复合表面改性后的样品表面粗糙度为0.32μm,表面硬度相比基体硬度可以提高24%左右,炮尾体闭锁齿的疲劳寿命提高到原来的11倍以上。声铣复合表面改性技术增加了材料表面的局部残余压应力,可以使材料具有更优异的表面性能。

基于炮尾电压的串联增强型电磁轨道炮滑动电接触特性分析

为研究局部增强型电磁轨道炮的滑动电接触特性,提出一种基于炮尾电压的计算分析方法。通过构建接触电阻、炮尾电压、炮尾感应电压以及轨道电流间的数学模型,定量表征电枢与轨道间的滑动接触电阻。根据接触电阻的波形特征,将电枢与轨道间的接触状态分为启动阶段、接触电阻稳步下降阶段、电阻增长阶段和单轨阶段4个阶段。计算了系统的发射效率与接触电阻焦耳热能耗率。结果表明:在电枢启动阶段枢轨间的接触主要为固体-固体接触,接触电阻偏大;逐渐形成的铝熔膜会使实际接触面积增大,改善接触状态;接触电阻与电枢所受到的磁压力呈负相关;接触电阻是影响发射效率的重要因素之一。由此可见对局部增强型电磁轨道炮滑动电接触特性的分析工作为轨道炮的机理研究与设计起到了积极作用。

某滑炮尾强度有限元分析及其优化设计

首先利用Pro/ENGINEER软件对滑膛反坦克炮炮尾零件进行实体建模,并以Para数据格式为中介,将Pro/ENGINEER实体模型转换到MSC.Nastran实体模型。重点利用MSC.Nastran软件进行静态结构分析,得出应力分布情况,分析结果与实际情况相符合。在此基础上,又以分析结果为依据,提出了进一步改进和优化炮尾结构的方案,并进行了分析计算。

基于响应面法炮尾炮闩6σ稳健优化设计

传统结构优化设计计算效率低,且大多不能满足稳健性设计要求。将响应面法与6σ稳健优化方法相结合,在多学科优化软件ISIGHT中对炮尾圆角进行了模型优化设计,得到了较为稳健的设计结果。

基于应力理论的舰炮炮尾抓钩强度分析

本文建立炮尾-身管非线性有限元模型,根据火炮设计理论计算炮膛作用载荷,对炮尾-身管进行非线性接触有限元分析,分别根据基于单剪、双剪和八面体剪应力强度理论的Tresca强度理论、最大偏应力强度理论和Mises强度理论对炮尾和身管抓钩接触部位进行强度校核,对比分析名义尺寸和实测尺寸下的炮尾抓钩强度。校核结果Mises居中,最大偏应力最小,Tresca最大,与理论预测值一致,Tresca强度理论不适合直接用于炮尾抓钩结构的设计。同时给出了3种等效应力随抓钩倒角根部路径的分布情况。分析结果表明,名义尺寸设计强度足够,实测尺寸模型由于存在机加超差,抓钩壁厚偏,强度不足,造成抓钩部位裂口。

无后座力炮炮尾喷管的失效分析

本文对无后座力炮炮尾喷管的开裂原因做了研究,结果表明,喷管开裂的主要原因是氢损伤。氢与残余应力的交互作用促进了裂纹的产生与扩展。

炮尾的智能式工艺路线设计方法研究

以三维CAD软件和智能式工艺设计为平台,提出一种炮尾的智能式工艺路线设计方法.通过智能式工艺路线设计系统,首先利用在三维CAPP系统中二次开发的专家系统工具ESDK,将领域内专家的知识与经验封装于专家系统中,通过推理实现工艺路线的智能式设计;其次基于三维CAD-CAPP平台进行工艺方案设计,将工艺设计结果保存到工艺信息库,并以工艺文件的形式进行输出;最终完成炮尾的智能式工艺路线设计.

炮尾的疲劳累积损伤可靠性分析

在对炮尾的疲劳累积损伤的研究中,利用现有的疲劳研究成果,并将可靠性理论与疲劳累积损伤相结合,对炮尾的疲劳累积损伤的可靠性进行了分析和计算。

轻型无坐力武器连续射击时炮尾位置温度场的数值分析

无坐力炮连续发射过程中,炮尾温度会持续升高,而炮尾是炮手最容易接触到的位置.为解决炮手的安全防护问题,利用Ansys-Workbench软件建立轻型无坐力炮炮尾有限元模型,模拟无坐力炮发射过程中火药气体与炮尾内壁的强制对流、外壁与环境的自然对流,并且考虑了内弹道时期结束后外界空气流入与炮尾内壁间的自然对流.通过建立炮尾处火药燃气的温度方程,确定炮尾内壁的对流换热系数,并数值模拟了轻型无坐力炮速射时炮尾段的温度分布规律.结果表明:炮尾外壁温度随射弹数增加而逐渐上升,在连续射击到6发和12发时分别达到了116℃和138℃,此数值模拟温度结果与试验结果相一致,由此得出结论:无坐力炮速射过程中炮尾位置的温升对炮手有烫伤的隐患,需要增加适当的防护外套.

倍尺锻造法在炮尾毛坯上的应用研究

在满足炮尾毛坯锻件技术要求的前提下,采用倍尺锻造法和直接拔长工艺代替传统的单件锻造工艺。试验研究表明,该工艺锻造和热处理后炮尾毛坯的力学性能、低倍组织、断口均能满足产品原技术要求,还可节省大量的时间、费用。

具有台阶式闩室的炮尾结构原理 设计计算

对具有台阶式闩室的炮尾结构原理进行了分析。给出了确定最佳载荷比的方法,提出了该炮尾结构的特性方程,并给出了台阶间隙的设计过程及公式。本文的工作对台阶式闩室的研究与设计和其它新型炮尾结构的研究亦有参考价值。

炮尾疲劳裂纹形成寿命估计

用有限元法对一炮尾缩尺模型进行了整体弹性应力应变分析和局部弹塑性应力应变分析。用应变疲劳分析的局部应力-应变法,估算了该炮尾模型的疲劳裂纹形成寿命,理论计算与实验结果进行了对比。结果分析表明,局部应力-应变法可以近似估计出炮尾疲劳裂纹的形成寿命。

炮尾圆角疲劳裂纹扩展计算机模拟

介绍了以边界元裂纹分析为基础的炮尾圆角疲劳裂纹扩展过程模拟方法。并针对炮尾材料提出了适合工程应用的扩展速率厚度效应的修正方法。在此基础上研制了能自动模拟炮尾平面模型在循环载荷作用下的裂纹扩展过程的软件,并对不同厚度,不同形状的试件均能得到较准确的结果。

炮尾破坏事故与弹丸负加速度

针对某滑膛炮在试验中发生炮尾破坏事故,通过模拟试验研究,发现此种弹丸在初始运动阶段有"负加速度"现象。其原因是由于弹带过盈量大使弹丸挤进阻力增大而导致出现负加速度。弹丸负加速度易于加剧膛内火药床的挤压程度,引起药粒破碎从而增大火药燃烧表面积,导致膛压反常升高,最后诱发炮尾破坏事故的发生。