某迫击炮座钣力学特性的有限元分析

为研究某迫击炮座钣在密实中硬土上发射过程中的结构强度问题,建立座钣与土壤耦合力学有限元模型。采用静态分析,分别建立2种不同材料座钣置于密实中硬土上的有限元分析模型,并使用ANSYS Workbench对模型进行结构强度和刚度分析,得到不同材料下座钣的应力以及位移的变化规律。仿真结果表明：同种加载方式下,座钣所受的最大应力位置基本一致,选取TC4钛合金材料,座钣所受的最大应力远远小于其屈服极限;其结果对迫击炮座钣轻量化研究具有一定的参考价值。     

某迫击炮座钣力学特性的有限元分析

为研究某迫击炮座钣在密实中硬土上发射过程中的结构强度问题,建立座钣与土壤耦合力学有限元模型.采用静态分析,分别建立2种不同材料座钣置于密实中硬土上的有限元分析模型,并使用ANSYS Workbench对模型进行结构强度和刚度分析,得到不同材料下座钣的应力以及位移的变化规律.仿真结果表明:同种加载方式下,座钣所受的最大应力位置基本一致,选取TC4钛合金材料,座钣所受的最大应力远远小于其屈服极限;其结果对迫击炮座钣轻量化研究具有一定的参考价值.     

迫击炮座钣－土壤耦合发射动力学分析研究

为研究某型迫击炮座钣在密实中硬土上发射过程中的结构强度问题,基于非线性有限元理论,建立了该迫击炮座钣与土壤耦合力学有限元模型,该模型考虑了土体本构模型、结构－土壤接触非线性关系;以静力学分析和动力学分析,得到座钣的应力分布规律以及座钣关键部位的动应力变化曲线;通过对比表明：相同条件下的两种加载方式,座钣的最大应力的位置基本一致,静力学分析的结果比动力学分析的结果大9％左右。计算与对比结果为对迫击炮座钣结构进一步优化提供参考依据。     

迫击炮座钣轻量化设计

针对某迫击炮座钣的轻量化问题,建立了座钣与土壤耦合的有限元模型,采用有限元法、结构优化设计和轻质复合材料铺层优化相结合的方法,进行了迫击炮座钣的轻量化设计。运用拓扑优化方法得到了迫击炮座钣的载荷传递路径,优化钣筋结构,获得了钛合金承力骨架。应用碳纤维增强树脂基复合材料对设计区域进行铺层并优化,确定了复合材料结构的板厚。对改进前后的迫击炮座钣结构进行有限元分析,刚强度对比结果显示,应用钛合金骨架和复合材料铺层的座钣最大应力小于原有结构,能够满足迫击炮座钣的性能要求,整体质量降低了19. 35%。     

迫击炮复合材料座钣多工况多目标优化

未来信息化战争对迫击炮射程、射击精度、机动性等核心指标提出了很高要求,迫击炮座钣的轻量化设计已成为迫击炮轻量化设计的研究热点。复合材料因具有强度高、质量轻、耐冲击等优点在座钣设计上得到了应用。为保证复合材料座钣的强度和稳定性,拓展复合材料座钣的适用工况,采用多目标聚合方法,以座钣沿炮膛轴线方向的位移、侧方向的位移、复进阶段反跳程度、炮口振动状态和座钣质量为优化目标,开展了迫击炮复合材料座钣多工况多目标研究。采用BP神经网络方法,构建近似代理模型,并进行模型验证和可信评估,基于代理模型,利用遗传算法对优化问题进行求解。考虑复合材料层合板的材料特性,对复合材料座钣进行优化设计,达到其射击稳定性和机动性之间的最佳匹配,提高迫击炮复合材料座钣的综合性能。综合比较黏土、中硬土和坚硬土3种工况下复合材料座钣的强度和射击稳定性,结果表明该研究方法对迫击炮的轻量化设计具有一定的参考价值。     

复合材料座钣动态响应分析及结构优化

为研究迫击炮座钣轻量化问题,提出了一种碳纤维复合材料座钣设计方案。采用碳纤维增强树脂基复合材料作为座钣主体,以大变形分散吸收后坐能量; 采用钛合金驻臼和边角承受后坐力,防止局部冲击损坏。基于三维Hashin准则开发了VUMAT材料子程序,模拟复合材料的失效行为。建立了复合材料座钣与土壤耦合的全炮非线性动态有限元模型,通过仿真计算获得了座钣最大应力和最大位移,分析了不同土壤类型对炮口扰动的影响。通过最优拉丁超立方试验设计,建立了座钣5层BP神经网络代理模型和多目标优化模型; 利用BP神经网络与带精英策略的非支配排序遗传算法对座钣进行了多目标优化设计。优化后炮口扰动显著降低,座钣质量比初始设计减少了11.38%。     

迫击炮发射载荷缓冲技术研究

随着对武器威力与机动性需求的提高,迫击炮也在向着轻量化发展。近年来,通过采用轻型合金材料和复合材料已经可以有效地减小迫击炮炮身和座钣的质量。然而,进一步降低迫击炮质量则受制于迫击炮发射时的冲击载荷。故从减小作用到座钣的发射载荷出发,设计了一种适用于迫击炮的小行程弹性胶泥缓冲器,并建立迫击炮发射动力学模型,基于 Matlab对后坐运动进行了分析计算,对缓冲器的流液孔面积、后坐长度、后坐力等进行了分析,确定了缓冲器的结构参数。计算结果表明,笔者设计的缓冲器在不显著增加迫击炮结构尺寸的情况下能够有效降低迫击炮的后坐力。     

基于HyperWorks的某迫击炮座钣结构优化

为了在保证可靠刚度和强度的基础上减轻某迫击炮座钣的质量,对其进行结构优化和轻量化设计。通过HyperWorks有限元软件对迫击炮座钣安装在土壤工况下的刚度和强度进行仿真计算,采用寻找主要受力路径并修改应力集中区域结构的方法,对座钣进行了结构拓扑优化,改进了座钣结构。在此基础上,对座钣的主钣和驻臼进行了尺寸优化,对优化前后的座钣强度、位移和质量进行了对比,结果表明,优化后的座钣不仅减轻了质量,还提高了强度。     

某迫击炮座钣拓扑优化设计

新的战场需求对迫击炮轻量化设计提出了要求,根据迫击炮座钣的受力情况,基于Hypermesh-OptiStruct软件平台建立有限元模型,通过对迫击炮座钣的拓扑优化完成改进设计,并利用AWE有限元软件对优化后模型进行刚强度分析,通过分析证明优化方案的合理性;拓扑优化后,座钣质量减少15.6％;该方法对迫击炮改进设计具有一定的参考价值。     

PBP001型82mm迫击炮背具

正PBP001型82mm迫击炮背具是为满足PBP001型82mm迫击炮武器系统的携行要求而研制的。其在结构设计上科学确定携行部位和携行方法,使士兵背负携行舒适——PBP001型82mm迫击炮背具的特点是采用座钣背具、炮身背具、炮架背具三大部件分开来携行背负001型82mm迫击炮的座钣、炮身和炮架。针对PBP001型82mm迫击炮座钣、炮身、炮架的质量、结构特点,并考虑     

某车载速射迫击炮上架有限元模态分析

为验证某型车载速射迫击炮上架设计的合理性,利用 Abaqus 有限元软件,对车载速射迫击炮上架有限元 模态进行分析。采用等效质量的方法,在 Solidworks 中建立上架 3 维模型,通过对上架及自动机和高低机的装配体 结构进行有限元模态分析,计算出其前 20 阶的固有频率和振型。研究结果表明：该设计是合理的,能避开迫击炮的 射击频率,可为上架的进一步结构优化及武器试验基地的射击试验提供参考。     

爆炸冲击载荷下固支单向加筋板的动响应及破损特性研究

以半穿甲反舰战斗部舱内爆炸的毁伤与防护问题为背景,研究多根单向加筋板结构在爆炸冲击波载荷作用下变形破坏特点及规律。利用有限元软件LS-DYNA开展爆炸冲击波对固支单向加筋板的毁伤作用数值仿真计算,分析近距离爆炸条件下单向加筋板的破坏过程,得到了在爆炸冲击波载荷作用下单向加筋板的变形破坏模式和典型爆炸冲击波载荷下加筋板变形规律。结果表明：加筋板在整体剪切或塑形大变形条件下,其最大无量纲挠度分别与无量纲冲击载荷和加强筋相对刚度之间呈明显的线性关系;在载荷确定情况下,通过改变加强筋相对刚度和无量纲冲击载荷可以确定加筋板失效模式以及失效模式之间转化的临界区域。     

空射运载火箭轨迹/穿越距离优化设计

空射运载火箭轨迹设计受载荷、载机安全性、姿控能力等多因素限制,为了解决空射运载火箭面临的复杂多约束条件下的轨迹优化问题,提出了一种考虑穿越距离、最大载荷约束、最大控制能力的轨迹优化设计方法。建立了机箭穿越距离模型与载荷计算模型,通过将上述模型转换为过程约束引入轨迹优化问题中,利用伪谱法对轨迹优化问题进行求解,从而实现多约束条件下的空射运载火箭上升段轨迹快速优化。在此基础上,梳理了空射运载火箭轨迹设计中影响火箭穿越距离、最大载荷的典型参数,分析了参数间的制约关系。仿真结果表明:该方法能够实现多约束条件下的空射运载火箭上升段轨迹优化,为空射运载火箭研制提供参考; 从降低火箭最大飞行载荷以及总体性能提升角度考虑,空射运载火箭应在较高高度进行投放,投放后以最大角速率将攻角调节至最大值,保证火箭快速穿越稠密大气,同时应尽可能缩短穿越距离,避免火箭在低空加速。     

车载炮底盘载荷分离设计技术

发射载荷的传递控制是车载炮轻量化高机动设计的关键,一直是火炮研究领域的热点问题。为了控制发射载荷的传递,依据车载炮的构型特点,提出了发射载荷作用下底盘的载荷分离设计技术,构建了发射载荷分离满足的约束条件;基于车载炮的拓扑结构,建立了车载炮发射的动力学模型,给出了边界条件、放列协调条件和约束条件;通过对比车载炮发射过程关键部件的受力和响应的计算结果和试验测试结果,验证了所建立模型的正确性;不同支撑结构条件下轮胎受力以及射击稳定性分析结果表明：车载炮的载荷分离设计不仅可免除车载炮发射载荷对底盘轮桥系统的影响,为车载炮具有与底盘相同的可靠性提供了保障;此外,载荷分离设计对车载炮性能提升也有很好的作用,由此验证了载荷分离分析原理的有效性,可实现车与炮功能上的一体化、性能上的解耦设计。车载炮载荷分离设计实现了轻质底盘承受发射强冲击载荷的功能,是远程火炮高机动发射的理想方法。     

某共架发射装置结构设计与静力学仿真分析

为满足2种不同型号导弹基于同一发射装置实现共架发射的设计需求,从机械适配性的角度提出了共架发射装置机械结构的设计方案; 构建了主要结构件的物理模型,并开展装配体干涉检查; 采用有限元分析方法,研究了3种典型混装方案下全车载荷的分布情况; 选取最为恶劣的负载方案,对比分析了起落架水平与竖直2种工况时车架与副车架的等效应力分布与结构变形情况。结果表明:3种混装方案下的载荷分布情况差别不大,各车轴所承受负载大致按照5:4:5:6的比例分布; 副车架主体结构与耳轴装置连接处是车体应力最集中、变形量最大的区域,其结构强度满足设计要求。本文提出的设计思路与仿真结果可为同类型产品的设计提供一定的借鉴与参考。     

动能弹模拟发射装置俯仰门架有限元设计

针对动能弹发射过程中易对整个装置各构件的强度造成破坏的问题,研发一种模拟发射装置。分析动能弹发射器装置组成及俯仰门架受力,运用有限元的方法,对模拟装置的俯仰门架进行静动态的设计及分析。通过静态分析(刚度和强度分析)得到俯仰门架在静载荷作用下产生的最大位移以及最大应力,通过动态分析,了解到其动态性能。分析结果表明：该设计能够使俯仰门架满足动能弹模拟发射装置需要,并为其他构件的设计提供了有益的参考。