考虑身管初始挠度的弹炮耦合振动特性分析

为研究火炮发射过程中运动弹丸激励下的身管振动特性,以某型火炮为例,基于Euler-Bernoulli梁理论,建立考虑身管初始挠度的移动弹丸-弹性身管耦合振动方程,利用模态叠加法对方程进行求解。基于有限元软件Abaqus以及动力学分析软件Adams建立相应考虑初始挠度的刚柔耦合动力学模型,并对数值计算的结果进行验证。在模型的基础上,对弹丸速度和弹丸质量影响炮口振动特性的规律进行分析。结果表明对于在运动弹丸激励下身管振动问题,身管初始挠度对振动分析结果的影响很大,不可忽略。在考虑身管初始挠度的情况下,弹丸速度越大,对弯曲身管的校直作用越明显,炮口振动幅值越大;弹丸速度一定时,弹丸质量越大,炮口振动幅值越大。     

弹性身管的弹炮耦合问题研究

建立精确的线膛炮身管与弹丸模型,基于Adams中的柔性体接触理论,在考虑身管弹性的基础上,建立弹带和弹丸前定心部与身管内膛的接触模型,在该软件平台上分别对弹丸与刚性体线膛炮身管、弹丸与弹性化处理的线膛炮身管的弹炮耦合过程进行动力学仿真,得到两组弹炮耦合时的炮口振动及对应的弹丸运动响应数据。将所得数据进行对比,结合以往事实,说明在研究弹炮耦合时考虑身管弹性的重要性。结果表明该动力学模型在一定程度上表征弹丸与身管之间的作用机理,可以为通过减小身管振动的方法来提高射击精度提供理论参考。     

接触间隙对身管炮口振动的影响

以多体动力学为基础,结合发射动力学,采用ADAMS软件与Workbench的联合仿真对火炮身管在发射过程中的动力学特性进行分析,综合考虑了衬瓦和身管的配合间隙、高低机齿轮啮合间隙和弹丸的质心偏移这3个因素对炮口振动的影响。通过大量的数值仿真,确定了多因素变量对炮口位移的影响程度。     

基于数值仿真的某型火炮身管设计压力曲线系统分析

火炮身管设计压力曲线给出火炮发射过程中身管各截面承受的最大压力,是设计身管壁厚的依据。高低温压力法只考虑了装药温度变化对膛压的影响,从系统的角度考虑,装药质量、药室增长量、弹丸质量变化也会对膛压造成影响。通过对某型火炮内弹道模型进行数值仿真,分析上述因素变化对膛压和身管设计压力曲线的影响,并给出了各因素综合作用下的身管设计压力曲线。研究表明,装药质量、装药温度和药室增长量变化均对膛压有较大影响;装药质量和装药温度直接影响身管设计压力曲线的组成。     

基于弹炮刚柔耦合接触/碰撞的炮口振动研究

为了研究弹丸和身管膛线接触/碰撞对炮口扰动的影响,建立了身管膛线的三维实体模型,并在ADAMS中建立了基于接触/碰撞的弹炮刚柔耦合数值仿真模型,对该模型进行了数值仿真求解,仿真结果反映了炮口的振动特性;根据数值仿真结果分析了弹炮接触/碰撞对炮口振动的影响。仿真结果表明弹炮接触/碰撞对炮口振动的竖直方向的速度和位移、横向的速度和位移均有一定影响,从而影响火炮射击精度。     

弹丸膛内运动研究

弹丸膛内运动是火炮发射过程的重要组成部分,其显著特点是过程极短,受力复杂。身管与弹丸的相互作用,严重影响火炮射击精度,直接制约着武器效能的发挥。对近年来国内外膛内运动情况进行了深入分析,最后指出关键性的待解决问题与发展方向,可为身管与弹丸设计提供一定理论参考。     

某新型多身管火炮的膛口流场形成分析

现代高技术条件下的局部战争要求自动炮具有高射速,这为速射火炮发射弹幕带来了新的问题：膛口流场叠加后对后继发射弹丸的扰动效应将严重影响弹丸的运动状态,改变预定的弹幕分布形式,甚至造成火炮射击精度不足,降低作战效能。以某新型火炮为研究对象,应用计算流体力学方法,通过数值仿真,分析其在不同射击条件下的膛口流场特点以及对弹丸运动状态的影响;分别讨论了射速、身管间距、发射时序对膛口流场的形成与发展过程以及对弹丸的受力和运动状态的影响。得出可以通过控制射速和改变身管间距来降低膛口流场对弹丸运动状态的影响。     

移动质量载荷作用下的悬臂梁振动计算方法

对受移动质量载荷作用的梁的振动规律进行精确研究,一直以来是振动领域的难点问题。以移动弹丸激励下的身管为研究对象,基于Euler-Bernoulli梁理论,建立了具有一般性的移动质量-悬臂梁耦合振动方程。根据模态叠加原理,采用广义坐标变换的方式编写了分析程序,求解移动质量载荷作用下的悬臂梁振动。该方法计算量小,精度高。在ABAQUS软件中建立有限元模型,通过联合ADAMS软件刚柔耦合数值分析验证了求解结果。最后,讨论了不同弹丸速度和弹丸质量对炮口处的振动影响规律。结果表明,炮口振动幅值随弹丸速度的增大而减小,随弹丸质量的增大而增大。该建模计算方法,亦可应用于移动质量载荷作用下的悬臂梁振动以及其它相关工程振动问题的求解。     

基于数值仿真的某型火炮身管轴向力系统分析

为精细分析某型火炮身管强度,在身管受力分析基础上,采用数值仿真方法,系统研究了弹丸膛内运动时期身管和弹丸的运动规律,炮膛合力、反后坐装置作用力、膛底作用力、药室锥面作用力、摇架摩擦力、弹丸作用力的变化规律,得到了不同时刻的身管轴向力曲线。研究标明,反后坐装置作用力、弹丸作用力、摇架摩擦力对身管轴向力影响较小,膛底作用力和药室锥面作用力对身管轴向力影响较大,身管凸台面处轴向力最大。     

双管火炮异步发射时膛口流场分析

采用计算流体力学方法结合动网格技术建立了双管火炮异步发射时膛口流场的二维数值模拟模型,正确描述了双管不同步发射时炮口流场的激波系结构的形成﹑发展与相互干扰的过程。模拟结果得出双管不同步发射时对弹丸飞出膛口后的飞行姿态影响较大,从而弹丸偏移速度会影响双管火炮的射击精度。