舰炮振动的刚柔耦合动力学分析

为研究舰炮射击过程中的振动特性,基于柔性多体动力学理论,采用第二类拉格朗日方法,建立了舰炮刚柔耦合多体动力学模型,推导了封闭形式的动力学方程表达式,给出了各种主要外力的处理方法,结合相关实验参数进行了数值仿真.仿真结果表明,考虑身管柔性变形的动力学模型与纯刚性模型相比更贴近于舰炮实际的发射情况;身管柔性变形影响弹丸飞出炮口的初始扰动,进而影响舰炮射击精度.该研究对于改善舰炮振动性能和提高射击精度具有参考价值.     

舰炮射击指挥流程效能评估

针对舰炮射击指挥流程难以有效评价的问题,提出一种舰炮射击指挥流程评价方法。分析舰炮射击指挥流程效能指标,建立了舰炮射击指挥流程效能评估模型,利用信息距离对实际方案进行计算验证,得到各方案的信息距离及优化射击指挥流程、提高指挥效能的方法。分析结果表明,该评价方法能够为舰炮射击指挥流程的优化设计等提供借鉴。     

高射频内能源转管炮动态响应优化

为改善内能源转管炮动态响应性能,以某高射频小口径舰炮为对象,对其动态响应进行优化设计.建立转管炮虚拟样机模型,对身管进行柔性化处理,对全炮进行动力学仿真,计算得到转管炮动力响应特性曲线,基于Isight软件平台,对仿真模型进行了多目标优化,对基于优化后的火炮的动态响应结果进行了射击密集度仿真.研究结果表明:优化后炮口最大纵向振动位移减小1.43%,最大后坐阻力减小7.23%,后坐最大位移减小5.63%,射击密集度得到了改善.该研究为提高内能源转管炮射击精度和自动机的结构优化提供了参考.     

火炮模拟射击参数的试验设计及优化研究

采用高速大质量块撞击火炮身管是一种技术可行的火炮射击模拟试验方法.为了选取合理的冲击参数以保证模拟射击精度,基于MSC.ADAMS软件建立了虚拟射击模拟试验环境,以冲击质量、冲击速度、接触刚度和阻尼全值作为试验因素,以火炮动态特性平均相对误差为试验指标,通过均匀试验设计方法获得了较优的冲击参数组合,并采用SQP优化算法对参数进行了优化.优化结果表明,该组冲击参数的平均相对误差为1.3%,各单项误差也均满足小于5%的指标要求.该研究结果为火炮射击模拟系统设计提供了可靠依据.     

基于物元分析的火炮身管性能评价

火炮身管的性能影响弹道性能，并最终影响作战效能，以物元分析理论为手段，对火炮的身管性能进行了综合评价。在身管性能的物元评价模型中，评价指标的选取是一项重要的基础工作，对火炮身管性能进行了认真分析，提出了评价身管性能的指标（初速，膛压，射击精度和有无早炸、瞎火及近弹现象），进一步确定了这些指标对3个评价等级的经典域和节域，通过计算待评物元对评价等级的关联度，来评价身管性能。通过对某型舰炮身管性能的实例计算验证了模型的正确性。     

复合材料身管三维有限元分析与结构优化

复合材料在火炮身管的应用有利于减轻身管质量,提高身管刚度.基于三维各向异性单元和三维层合单元分别建立了复合材料身管有限元分析模型,进行了强度分析和模态分析.结合复合形优化算法,对复合材料身管进行了结构优化,优化结果表明,复合材料身管在满足强度和减重要求的条件下,刚度得到了很大的提高.     

某型火箭炮身管改进设计

某型火箭炮增程改进设计中,在增加身管长度的基础上,为控制身管质量并满足刚度要求,提出玻璃钢身管内衬金属材料的设计方案。分析影响身管刚度的因素并进行理论计算,利用ANSYS有限元软件进行仿真分析,并进行弹道炮射击试验验证。结果表明：玻璃钢内衬金属材料的身管设计方案取2种材料所长,能够同时满足质量小、刚度大、抗烧蚀和耐腐蚀的要求,且弹道炮立靶射击精度和射程均达到了改进设计目标,为火箭炮身管的改进设计提供了理论依据和工程应用参考。     

基于三维等效弹性模量的轨道炮复合身管抗弯刚度分析

基于复合材料层合板理论,建立轨道炮身管纤维缠绕复合外壳的三维等效弹性模量的计算模型。采用组合梁的转动惯量法对纤维缠绕的轨道炮身管的轴向抗弯刚度进行分析,并与相应有限元法的计算结果做对比。对比显示,两种计算方法在缠绕角度较小时,计算结果一致性较好。还对缠绕角度的变化对身管抗弯刚度的影响进行分析,结果表明,随着缠绕角度的增大,身管抗弯刚度呈先小幅下降后逐渐增大的趋势,并且碳纤维层缠绕角度的变化对轨道炮身管抗弯刚度的影响比玻璃纤维层的要大。     

舰炮末段反导射击方法优化的思考

在分析了现代舰艇上的舰炮的末段反导性能和两种射击方法的基础上,利用MATLAB逼近仿真计算,对比分析了某型舰炮在不同距离上使用两种不同射击方法拦截反舰导弹时的效能,从而提出了舰炮用混合法进行反导射击的优化思考,并给出了舰炮射击方法转换最佳距离的计算公式。     

基于多体动力学的发射装置托架拓扑优化设计

为了更好地实现某型导弹发射装置托架轻量化,结合多体动力学并基于SIMP法的拓扑优化理论,运用OptiStruct平台对托架进行拓扑优化设计。根据导弹发射精度要求,建立了优化约束条件,得到了典型射击工况下托架的最佳材料分布和传力路径。考虑工程应用实际情况,得到了托架优化模型。参考比刚度结构效能,建立了结构刚度评价标准,对优化前后托架模态、发射动态响应以及导弹初始扰动等进行了对比分析。结果表明:与初始模型相比,优化后的托架比刚度效能增加了27.8%,质量减小了28.6%; 该方法提高了托架一阶模态频率,降低了托架与发射筒的共振效应对导弹初始精度的影响。     

基于自适应神经网络的火炮身管结构优化研究

针对火炮多学科优化设计存在计算量大、收敛慢和易陷入局部最优的问题,提出一种基于自适应径向基函数（RBF）神经网络的结构优化方法。编程计算火炮高低温压力曲线,并对ABAQUS有限元软件二次开发将其加载进有限元模型以获取身管的优化目标值,构建其与设计变量间自适应RBF神经网络模型。引入罚函数法处理约束条件,采用遗传算法在模型中求解寻优。每次优化迭代时利用建立的局部和全局分析模型分别选取更新点,增加样本点来更新神经网络,以提高神经网络的局部和全局预测能力。采用典型函数算例和某火炮身管结构多目标优化,实例验证了所提出优化策略的有效性。研究结果表明：身管优化后质量减小了6.63%,结构刚度提高了5.60%,最大等效应力减小了6.34%;与仅使用遗传算法相比,该方法所需的有限元模型调用次数降低了86.5%,运行时间减少了83.3%,为火炮结构设计和优化提供了参考。     

基于虚拟样机的机枪自动机结构参数优化

以优化机枪射击频率进而优化机枪频率匹配关系为目标,建立某型机枪枪身系统的虚拟样机模型.选择导气孔直径、活塞的有效横截面积、枪机框质量、枪机质量和枪机框缓冲簧刚度为优化变量.利用该机枪动态响应曲线测试结果及基于散布精度的射频优化理论确定该机枪良好频率匹配关系时的射击频率,最后采用序列二次规划算法对自动机结构参数进行优化.     

舰炮整体振动分析及结构参数优化研究

为了减小舰炮射击过程中整炮振动,基于简化的三自由度舰炮与平台系统振动模型,进行了舰炮系统整体振动分析及结构参数优化的相关研究。通过建立三自由度系统下的运动动力学微分方程,在一定条件下求得舰炮系统的无阻尼固有振动频率和有阻尼固有频率,分析了舰炮系统的射击静止性和稳定性条件,并计算得到不同时刻舰炮系统整体跳角的位移方程。结合某型舰炮实例,根据安装条件中的约束力与结构参数函数关系,采用函数寻优算法获得该型舰炮结构参数最优解,通过振动案例表明结构参数优化在舰炮减振中的重要作用。     

炮箍个数对身管组模态频率及振型的影响分析

为研究炮口处炮箍个数对火炮射击精度的影响,对某新型火炮的身管组进行模态分析。利用有限元仿真 对某新型火炮身管组进行分析,分别考虑单炮箍及双炮箍对身管组模态频率的影响,得到身管组在 2 种情况下不同 阶数的模态频率及振型图。有限元计算结果表明：在相同阶数下,两者的振型图相似,但双炮箍比单炮箍的身管组 模态频率低,离自动机的实际射频范围远,双炮箍的模态频率具有更大的裕度。实弹射击对比实验结果显示,双炮 箍的密集度更好。     

基于动力学仿真的车载火炮射击稳定性优化

为了提高车载火炮系统射击稳定性，基于动力学仿真和优化方法进行后坐稳定性和复进稳定性优化研究。采用多体系统动力学建模理论和方法建立全炮系统动力学模型，结合优化设计理论和方法，建立车载火炮射击稳定性优化模型。采用遗传算法，对火炮系统的射击稳定性进行结构参数和动力学参数的优化。优化结果表明，优化后车载火炮系统的射击稳定性得到很大提高，同时也验证了优化模型的正确性和优化算法的可靠性。     

复合材料身管热-结构耦合分析与优化

以纤维增强复合材料身管为研究对象,采用有限元方法,建立复合材料身管热-结构耦合分析模型并进行了求解;基于有限元分析模型和优化方法,建立了以复合材料身管质量最轻为优化目标、复合材料身管结构刚强度为约束的优化模型,对各层材料厚度和复合材料缠绕角进行了优化设计,优化方法采用多岛遗传算法和序列二次规划相结合的综合优化策略.优化算例表明,在满足身管强度和刚度要求的条件下,优化得到的复合材料身管设计方案,质量指标得到了很好的改善.     

某型机枪结构动力修改预分析

机枪的固有振动特性是影响其射击精度的重要因素之一。采取有限元预分析辅助模态试验方案的制定，建立了基于LMS系统的模态试验系统，对某型机枪进行了模态试验，并与有限元模型计算结果进行了对比，两种方法的结果基本一致。利用机枪结构模态试验分析的结果，计算出机枪结构第一阶固有频率对质量和刚度的灵敏度，对其进行了分析并对结构修改前后枪口点的响应特性进行了仿真计算与分析。结果表明，结构修改后机枪的射向一致性更加合理。     

基于 ADAMS 机枪射击稳定性动力学仿真分析

针对大口径机枪射击稳定性低的问题,提出一种利用膛内火药气体能量来减小枪口跳动的稳定控制装置;鉴于枪管在稳定力作用下会发生变形,采用一种支架装置来加强枪管的刚度;基于刚柔糅合、多柔体动力学理论,以ADAMS、Matlab 软件为平台,对改进后的机枪进行仿真,枪口跳动的最大位移值下降了46％,脚架振动的最大位移值下降了41％,射击稳定性得到明显提高。     

某型舰炮增加射程可行性分析

火炮射程是舰炮武器系统的重要战术性能指标,提高火炮射程可以有效提高舰炮的作战性能。在对某舰炮武器系统结构不做大的改动条件下,通过对比、分析与计算提出了通过提高弹丸初速来增加火炮射程的技术途径。分析了提高弹丸初速对火炮结构的影响,并提出了相应的解决方案。通过分析弹丸初速提高后对炮口动能和反后坐装置的影响,对弹丸初速提高后火炮结构的适应性进行了分析。分析结果可为该型舰炮的改造和设计研究提供参考。