随机载荷作用下自行火炮扭カ轴疲劳可靠性分析与仿真

建立了自行火炮虚拟样机，仿真获得了各典型工况下扭力轴的扭矩载荷时间历程。通过有限元分析、计数统计和合成扩展，获得了扭力轴花键根部最危险部位的全寿命里程二维疲劳应力设计谱。考虑了几何尺寸和疲劳强度影响因素的随机性，利用Monte-Carlo抽样和3-6-1 BP网络仿真了疲劳横向应力的概率密度函数，并获得了扭力轴的p-Sa-Sm-N曲面方程。研究了疲劳横向随机性和纵向随机性的本质区别和计算方法，结合修正二维概率(MTP) Miner准则理论，对扭力轴进行了疲劳可靠性分析。建议扭力轴的大修周期为12 000 km.     

自行火炮行动系统关重件的疲劳寿命仿真

建立了某型自行火炮虚拟样机模型,仿真并获得了各典型行驶工况下行动系统关重件的载荷时间历程。以扭力轴为研究对象,对各单一工况下的二维随机扭矩载荷进行计数统计和分布检验,采用权系数法、概率密度推断法和最速下降法对载荷进行多工况的合成和扩展,获得了其全寿命里程二维设计谱。并通过有限元分析和名义应力法,运用MM( modified miner)法则和EM( elemental miner)法则对扭力轴进行材料疲劳特性修正和安全寿命预测,结果表明：MM法则更为合理一些,并认为扭力轴不萌生宏观裂纹的疲劳寿命为12 814 km．     

基于随机有限元的车辆扭力轴疲劳寿命预测

采用随机有限元法预测车辆扭力轴的寿命，对车辆训练中扭力轴的工作环境进行分析，建立扭力轴的随机有限元模型，运用Matlab对扭力轴所受的载荷谱进行编制，将确定型有限元分析软件ANSYS与随机有限元相结合，得出扭力轴的应力分布函数，利用S—N曲线计算扭力轴的疲劳寿命，提出新的更换周期。     

随机载荷作用下扭力轴耐久性优化设计

利用多工况下扭力轴随机载荷时间历程,编制了8级扭矩谱;考虑材料性能、疲劳影响系数等因素的分散性,应用疲劳可靠性理论与方法,建立了耐久性分析模型,计算了疲劳寿命与耐久度。在此基础上,以车辆行驶6 000 km时扭力轴的耐久度作为目标,以刚度可靠性、结构尺寸等为约束,构建基于耐久度的结构优化模型;提出了以双循环策略处理耐久性目标、单循环策略处理可靠性约束的优化求解方法,既保证了目标的计算精度,又提高了优化计算的效率。优化结果表明：扭力轴在满足刚度可靠性等约束的条件下,耐久度得到明显的提高。     

基于虚拟样机的自行火炮行驶平顺性仿真研究

对某型自行火炮结构组成进行分析,利用ATV模块在ADAMS软件平台上建立该火炮的虚拟样机;利用谐波叠加法构建了随机不平路面,实现了自行火炮的仿真行驶。选择总的加速度加权均方根值评价法作为自行火炮行驶平顺性的评价标准,并对不同路面上的行驶平顺性进行仿真计算,得到了评价平顺性的参考值。结果表明,通过建立虚拟样机对自行火炮进行平顺性分析是可行的,为自行火炮的行军试验仿真提供了参考。     

基于座椅系统虚拟样机的自行火炮行驶平顺性统计评估

由于路面不平度、行驶速度以及车辆的结构参数存在离散性，车辆的行驶平顺性指标表现为显著的不确定性。为了描述自行火炮行驶平顺性的显著不确定性，以自行火炮的座椅系统为例，计及座椅系统参数及输入激振信号的随机性，结合虚拟样机技术和Monte Carlo随机模拟技术，开发了座椅系统的虚拟随机试验平台。基于开发的随机虚拟试验平台，实现了行驶状态下自行火炮座椅系统的随机振动仿真，获得了自行火炮行驶平顺性指标8wz的随机数列。借助统计检验的方法，探讨了行驶平顺性的随机分布特征及参数估计，最终突现了自行火炮平顺性的统计评估，进而为平顺性的检验验收提供了手段。基于通过将随机变量引入系统动力学方程、将Monte Carlo模拟技术与虚拟试验技术相结合，为开展装备的虚拟随机试验及实现其行驶平顺性的统计评估提供了可行的方法。     

履带式装甲车辆扭力轴使用可靠度工具包的开发

根据路面的统计特性生成了装甲车辆行驶的典型路面的路面谱。根据装甲车辆悬挂系统的受力特点，并结合动力学理论模拟了车辆在典型路面上行驶时负重轮摆角的变化情况，对扭力轴的受力进行了统计分析。根据扭力轴材料45CrNiMoVA特性和扭力轴的生产工艺特点，利用应力-寿命干涉模型对扭力轴的使用可靠性进行了分析计算。整个软件包的6个模块分别是路面谱模块、受力分析模块、动力学分析模块、统计处理模块、零件材料曲线绘制模块和应力-寿命计算可靠度模块。利用该工具包能较好地预测装甲车辆扭力轴的使用可靠性和疲劳寿命，为使用过程中制定有效的技术保障方案提供了科学依据。     

自行火炮综合传动装置非线性动力学仿真与疲劳可靠性寿命预测

为准确地获取综合传动装置关重件的载荷谱,对自行火炮的综合传动装置非线性动力学仿真与疲劳可靠性寿命进行预测研究.建立非线性多级齿轮传动系统的虚拟样机,对其工作过程进行仿真,将同工况条件下综合传动装置虚拟样机仿真结果与综合传动实验台实验结果进行对比,验证基于虚拟样机获取载荷谱的可信性,对载荷谱进行插值运算得到齿轮危险点的应力-时间历程,采用三峰谷雨流计数法生成2维分布的随机疲劳应力谱,充分考虑材料的疲劳性能,预测关重件在多存活率下的疲劳可靠性寿命.研究结果表明:该方法能准确地描述齿轮-转轴-轴承非线性系统的动力学特性,预测关重件在多存活率下的疲劳寿命,为实现预防性维修和精确化保障提供决策依据.     

火炮扭力轴的预扭应力计算方法

根据火炮扭力轴的预扭工艺过程，分析了预扭应力的形成机理，提出了预扭应力计算方法，利用弹性力学理论建立了应力方程、应变方程、静力平衡方程和边界条件，确定了应力函数和应变函数，计算出了扭力轴的预扭应力。计算结果可用于扭力轴应力及疲劳强度分析。     

空降自行火炮着陆过程平衡肘等效疲劳寿命分析

某空降型自行火炮着陆过程有车体姿态倾斜履带轮率先着地情况的发生,为了确定这样一次着陆冲击过程对履带系统关键部件平衡肘的损伤影响程度,建立了整炮的虚拟样机模型,通过对整炮虚拟样机模型进行空投着陆仿真以及同等路面行驶仿真,分别得到平衡肘上的动载荷谱。建立了平衡肘的有限元模型,对于着陆冲击时载荷较大的工况,采用应变疲劳分析方法ε－N进行疲劳寿命分析,对于行驶时载荷较小的工况,采用应力疲劳分析方法 S－N进行疲劳寿命分析,通过对两种工况下平衡肘的疲劳寿命对比,计算得到这样一次着陆冲击对平衡肘的损伤影响相当于火炮在同等路面上行驶了936 km。计算结果可为火炮的可靠性评估提供依据。