一种高压试验装置增压密封结构设计及仿真

为解决某高压试验装置内膛密封问题,根据膛内外压力差异设计了一种增压自胀式高压密封结构。利用ABAQUS有限元软件建立密封结构的平面轴对称模型,仿真计算得到该密封结构在高温高压火药气体作用下的应力分布和动态变形,根据密封面残余间隙的时间响应对该结构的密封性能进行评估,结果表明:在0.38~1.02 ms的高压时间段,炮身与筒体之间残余间隙值为零,密封性能良好。该密封结构满足高压试验装置的密封要求,为解决火炮等高压设备和装置的密封技术问题提供了有效途径。     

座圈晃动对火炮高低机仿真结果的影响研究

在传统的火炮设计及仿真过程中,通常假设部件之间为理想约束,认为座圈等结合部的轻微晃动对整体结构的影响很小,可以忽略。但采用这种方式对某大口径火炮的高低机进行动力学仿真时,发现仿真结果与射击测试结果完全不符。为研究问题原因,改进仿真方法,提高仿真对设计的指导意义,通过分析高速摄像拍摄到的火炮射击过程,依次考虑炮塔变形和座圈晃动的影响,在RecurDyn中进行动力学计算,将炮塔作为FFlex柔性体;再使用ABAQUS计算座圈的变形及晃动情况,并根据该计算结果,在RecurDyn中用弹簧阻尼单元模拟座圈的晃动。计算结果表明,将炮塔考虑为柔性体后,仿真结果仍不与测试结果相符,但考虑座圈的晃动之后,仿真结果与测试结果能够较好吻合,误差可控制在15%以内。根据该仿真结果,对火炮进行改进,射击过程中闭锁平衡机的油腔可有效提高火炮的射击稳定性。     

火炮补弹机构锁紧装置的研究与分析

以某型火炮补弹机构为研究对象,基于火炮补弹机构锁紧装置本身的特点和承载特性,在力学分析基础上利用有限元法,对火炮补弹机构锁紧过程中该装置的动态响应进行了仿真计算和数值模拟,使用ADAMS软件进行动力学仿真,并使用ABAQUS有限元软件进行静力学和模态分析.结果表明:该装置能够缩短补弹时间、提高补弹效率、降低补弹强度,实现快速补弹,满足锁紧机构性能的要求.     

以火药为能源的炮口式火炮动态后坐技术研究

在分析国内外以火药为能源的火炮动态后坐技术现状的基础上,设计了置于火炮炮口处的火炮动态后坐发生装置。以某型地面火炮为例,建立了该方法的内弹道计算模型,并进行了内弹道方程组的诸元解算,并以某型地面火炮炮身为研究对象,基于有限元仿真软件ABAQUS对火炮动态后坐过程中的火炮身管进行了有限元仿真,同时也进行了多次以火药为能源的火炮动态后坐试验。仿真和试验结果均证明,结构设计合理、可靠,满足火炮动态后坐性能检测要求。     

基于ABAQUS的某火炮击发机构碰撞仿真分析

针对击发机构中击针存在的不足,从碰撞力学的角度对某火炮击发机构进行碰撞分析计算。对击锤与击针的碰撞及撞击力进行分析,利用有限元分析软件ABAQUS对某火炮击发机构建立有限元模型,进行有限元仿真计算,得到了击锤与击针的应力、速度、位移等参数。依据仿真结果分析可知,构件相撞时细长杆更容易发生疲劳断裂,应着重对击针的危险断面进行分析,提出改进措施。该研究对提高击针寿命有一定的意义。     

基于多体分析的火炮典型机构设计系统开发

基于有限元软件ABAQUS的二次开发技术设计了火炮多体机构动力学分析专用系统,该系统能够实现火炮机构的参数化建模、多体动力学、零件结构力学的自动化仿真分析;对系统各功能模块的实现方法、内部调用机制以及开发的关键技术进行了讨论,并以火炮抽壳机构的多体动力学分析作为示例进行了演示,表明该分析系统有效简化了火炮机构分析的操作过程,可有效地提高火炮机构的设计效率。     

导气式旋转药室结构研究

传统的旋转药室利用管退式自动方式,这种自动方式结构简单,有利于使用浮动机原理的优点,但受到重力影响较大,需设计专门的重力补偿装置。针对这一现状,设计了一种导气式旋转药室,利用药室的旋转来完成火炮的开闭锁动作,将进弹的方向由传统火炮的纵向进弹改为横向进弹,不仅能大幅减小火炮的纵向尺寸,而且易于药室燃气密封。应用ADAMS动力学仿真软件,对旋转药室的自动机部分进行仿真,仿真结果表明该结构在原理上是可行的。     

某迫榴式火炮反后坐装置的结构优化及分析

为了获得某新型迫榴式牵引火炮的理想后坐阻力曲线,对其反后坐装置进行结构优化。对反后坐装置进行受力分析并编写计算程序对后坐运动进行计算仿真。在一定后坐长度范围内,建立以节制杆尺寸为设计变量,后坐阻力峰值最小为目标函数的优化模型。利用ISIGHT软件集成仿真计算程序,选用修正可行方向法对优化模型进行求解。优化结果表明:后坐阻力峰值减小,曲线更加平缓,总能量基本不变。该优化方案对火炮稳定性提高和轻量化实现具有一定的参考价值。     

埋头弹火炮活动药室密封装置的研究

为了解决埋头弹火炮发射过程中活动药室与炮身结合处的气体泄漏问题,设计了一种带有梯形槽的闭气环结构,为了验证其闭气效果,利用FLUENT软件对带有梯形槽的闭气环结构和无槽闭气环结构进行流场仿真计算,将在两种结构下获得的压力云图、速度矢量以及进出口质量流率的结果进行对比分析。得出梯形槽闭气环结构能有效地降低气体泄漏速率,从而减少气体泄漏量,因此该结构具有更好的闭气效果。研究结果为今后埋头弹火炮活动药室的密封问题的研究提供了一种设计方法和理论指导。     

某野战火炮扭杆平衡机纵向布置研究

针对野战火炮横向尺寸小、不便布置扭杆式平衡机的问题,以某型榴弹炮为原型,提出了将扭杆式平衡机纵向布置的的结构方案。在该方案中,扭杆与摇架平行布置,并通过链条与上架相连。当火炮起落部分转动时,平衡机曲臂的一端由于受到链条的约束,迫使曲臂转动,带动扭杆产生扭转变形,从而对起落部分提供平衡力矩。通过有限元分析软件ABAQUS对设计的平衡机进行强度分析,仿真结果显示,该设计的扭杆强度满足要求。     

织构尺寸对柱塞密封副摩擦学性能的影响

借助ABAQUS软件开展不同压力和尺寸织构对柱塞密封副丁腈橡胶弹性变形影响的仿真模拟,以及裂泵模拟工况下柱塞密封副单元的摩擦学试验。结合仿真模拟和单元摩擦学试验结果分析表面织构对压裂泵柱塞密封副摩擦学性能的影响机理,并探索织构尺寸的影响。结果表明:在相同条件下,工作压力和织构直径越大,丁腈橡胶的弹性变形越大;压裂泵工况下织构直径小于300μm对摩擦学性能更有利。     

基于改进NSGA-Ⅱ的载人潜水器多开孔耐压结构优化

为提高载人潜水器耐压结构性能和设计效率,开展优化模型和优化算法的改进研究。进行耐压结构有限元模型的网格无关性分析,利用iSight软件对ABAQUS软件进行集成实现耐压结构的参数化分析,进行设计变量的灵敏度分析和降维处理以降低问题分析难度。利用最优拉丁超立方方法进行样本点的选取,进行样本点的参数化分析。基于典型近似模型对样本点进行拟合,选择拟合精度最高、满足工程需要的近似模型作为耐压结构的替代模型,并建立耐压结构多目标优化模型。结合正态分布交叉算子对第二代非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）进行改进,得到NSGA-Ⅱ的改进算法INSGA-Ⅱ,以改善NSGA-Ⅱ局部收敛等问题,在利用测试函数进行INSGA-Ⅱ的有效性验证的基础上,利用INSGA-Ⅱ进行耐压结构多目标优化求解。研究结果表明：参数化分析方法和高精度近似模型可平衡计算精度和设计效率之间的矛盾,在测试对比中,INSGA-Ⅱ所得到的Pareto解集在贴近性、均匀性和收敛性等方面均优于NSGA-Ⅱ,INSGA-Ⅱ得到的耐压结构多目标优化方案较NSGA-Ⅱ更优。     

某枪械的连发改进仿真

为研究在某型18.4 mm 功能多防暴枪结构的基础上将半自动发射方式改为全自动发射的可行性,结合3 维作图软件和仿真软件建立其动力学仿真模型。通过单发射击仿真结果和试验结果对比验证模型的有效性,并在此 基础上进行连发射击仿真,对该型半自动防暴枪连发功能改进后的自动循环、抛壳、供弹等工况进行仿真分析。结 果表明：防暴枪现有自动循环、供弹、抛壳等结构满足连发射击的要求,仅需对其发射机部分进行细微改动即可实 现全自动射击。     

潜射导弹h形密封圈的有限元分析及结构优化

为满足某型潜射导弹的发射要求,基于传统的Y形橡胶密封圈的结构,提出一种新型h形橡胶密封圈。采用有限元分析软件Abaqus对h形橡胶密封圈的性能进行模拟。结果表明,该h形橡胶密封圈既能有效密封弹筒内的高温高压混合气体,又能保证充气过程的顺利进行。同时针对该密封圈的结构特点,改变h形密封圈的一些关键参数,找出h形密封圈的工作性能与相关参数之间的变化规律,通过相关参数的优化设计可提高密封圈的工作性能,延长其使用寿命。     

某微型面包车转向管柱总成的有限元分析

首先运用HyperMesh对某微型面包车仪表盘转向管柱总成进行模态分析，并依据分析结果对结构设计进行评价，结合实际情况对结构设计提出2种改进方案，对各改进方案进行了模态分析比较，从而筛选出最佳设计方案。     

冲击载荷下轨道炮刨削形成机理及仿真分析

针对电磁轨道炮的发射特点,提出了微凸体引起的刨削形成机理;根据实际轨道炮的结构和载荷特点,利用ABAQUS有限元软件在不同的参数条件下进行了仿真计算;发现刨槽的尺寸主要取决于枢轨间相对滑动速度和电枢长度,滑动速度越高刨槽就越宽,而且刨槽尺寸随着电枢长度的加长而变长,但是枢轨界面载荷对刨槽尺寸的影响不大;轨道刨削形成机理的提出及仿真计算,为电磁轨道炮的抗刨削技术研究提供了参考和指导。     

高速轮胎驻波临界速度有限元分析

利用ABAQUS软件对高速子午线轮胎进行了驻波临界速度有限元分析,确定了轮胎驻波临界速度的表征方法;利用测试系统进行了试验验证,得出增大轮胎胎压和减小轮胎负荷可有效增加驻波临界速度值.为汽车安全行驶提供临界速度指标;为设计制造耐高速性能的轮胎和交通管理提供科学依据.     

火炮炮闩抽筒子结构优化设计

抽筒子的强度直接决定炮闩的可靠性,进而影响着舰炮的战斗力。针对抽筒子在工作过程中出现的屈服问题,以HyperWorks软件为平台,分别进行抽筒子拓扑优化和形状优化设计,为验证优化结果的正确性,运用ABAQUS软件,对炮闩的抽壳过程进行柔体动力学仿真,并分析比较优化前后炮闩的动能和内能、平均抽壳速度以及抽筒子的强度和刚度等参数的变化。计算结果表明,优化后抽筒子质量下降20.9%,工作时所受的最大应力下降13%,低于材料的屈服极限;优化后炮闩内能峰值降低3.44%,内能曲线向后推迟了0.16 ms,动能变化趋势与原始结构一致,但波动较大,平均抽壳速度减少0.442 m/s.     

某新型自动防暴枪自动机动力学仿真

为了解决某新型自动防暴枪霰弹弹匣供弹难的问题,设计了独特的供弹结构.进行了物理样机试制,开展了实弹试验,验证了结构设计的可行性和工作循环的可靠性.基于SolidWorks三维建模软件和ADAMS/VIEW多体动力学仿真软件,建立了该新型自动防暴枪的虚拟样机模型,进行了自动机工作循环的动力学仿真.对不同枪机框部件质量、导气活塞面积、自动机与机匣摩擦因数和复进簧预压力多种工况下的自动机工作特性进行了研究,为该防暴枪的进一步改进设计提供了依据.     

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。