火炮振动与射击密集度实验方法研究

大口径火炮炮口振动响应是影响火炮射击密集度的关键参数之一.目前还没有一种理想的实验测试系统能得到炮口振动位移和速度测试值.为了研究火炮振动和射击密集度相关性,分析了大口径火炮炮口振动响应实验测试现状,提出了大口径火炮摇架俯仰振动角位移是联系火炮振动与其射击密集度的可监测实验测试敏感量的观点.给出了实验测试方法和实验测试步骤,采用RecurDyn多体动力学仿真软件进行了刚柔混合动力学模型计算,模型仿真计算和实验测试结果初步验证了该试验方法的有效性.     

高斯最小拘束原理在火炮振动分析中的应用

基于高斯最小拘束原理,建立了火炮系统的多体动力学模型,推导了封闭式的动力学方程解析式,给出了各种主要外力的处理方法.根据该动力学方程,结合相关实验参数,进行了火炮射击过程的数值仿真和振动分析,研究并确定了影响炮口振动的主要因素以及火炮系统的固有振动频率.计算模型、处理方法及仿真结果对于改善火炮的振动性能和提高射击精度具有指导意义.     

基于神经网络和遗传算法的火炮结构动力学优化

为研究炮口扰动优化问题,提出采用非线性有限元、试验设计、神经网络和遗传算法相结合的方法进行火炮结构动力学优化。建立了某大口径火炮上装部分非线性有限元动力学模型,结合试验设计进行了火炮结构动力学分析。以试验数据为训练样本,建立了基于贝叶斯正则化算法的反向传播（BP）神经网络来模拟火炮总体结构参数与炮口扰动之间的非线性映射关系。构造了炮口扰动优化目标函数,利用遗传算法对目标函数进行求解,实现了火炮总体结构参数的动力学优化。研究表明所建立的火炮总体结构参数与炮口扰动之间的非线性映射关系具有很高的可信度,运用该方法进行火炮结构动力学优化行之有效。     

身管柔性对炮口扰动的影响

讨论了自行火炮身管为柔性体时的炮口扰动.对由多个刚体和柔性体组成的系统,运用多柔体系统动力学和火炮发射动力学理论,用模态展开法描述构件的弹性变形,用Kane方法建立了自行火炮的发射动力学模型.并对某履带式自行火炮实施了动力学仿真,得到了炮口扰动的规律.     

影响炮口扰动的火炮总体结构参数灵敏度分析与优化

从减小炮口扰动的角度出发,利用ADAMS软件建立了某火炮发射过程的刚柔耦合模型,考虑了身管、摇架、上架的变形,通过灵敏度分析获得了火炮总体结构参数对炮口扰动的影响强弱;结合灵敏度分析结果,联合小生境遗传算法与ADAMS软件进行了火炮动力学的多目标优化分析,有效降低了炮口扰动,对火炮结构设计和动力学分析具有一定参考价值。     

基于遗传算法的火炮反后坐装置结构多目标优化研究

大口径火炮后坐阻力和炮口扰动是影响火炮射击精度的关键因素,为了减小后坐阻力峰值和炮口扰动,基于刚柔耦合动力学理论,建立了某型火炮刚柔耦合系统动力学模型。从反后坐装置结构和总体结构的角度出发,利用ADAMS底层开发模块,结合小生境遗传算法程序建立多目标优化函数,进行火炮反后坐装置结构多目标优化设计。优化后的后坐阻力峰值及炮口扰动明显降低,表明所提出的优化方法合理可行,为火炮总体结构和反后坐装置结构的优化设计提供一定的技术参考。     

火炮总体设计中几个问题的分析

根据某火炮的结构特点和分析要求，把一些工程元件简化成刚体，另一些工程元件简化成弹簧，用有限多个质量、转动惯量、弹簧和阻尼形成一个离散的参数系统，从而得到火炮系统的简化模型。通过对模型的讨论，运用机械结构动力学的理论，分析了火炮总体参数中的Le值、Ld值、起落部分的刚度系数k以及弹丸的质量偏心和身管的制造误差对火炮发射瞬间的炮口扰动的影响，定量分析了影响炮口扰动的因素。     

火炮多柔体动力学结构优化研究

针对现有动力学优化方法很难对多体系统中的柔性体进行结构优化的问题,提出结合多学科代理模型法和改进的非支配排序遗传算法的多柔体动力学优化方法。以火炮炮口振动参数为输出,柔体模态参数和部分火炮总体参数为输入,在已验证的多体刚柔耦合模型的基础上,采用径向基函数-反向传播神经网络建立了具有良好泛化能力和预测精度的代理模型。利用改进的非支配排序遗传算法对各炮口振动参数进行动力学优化,采用max-min准则从优化得到的Pareto最优解集中优选出一个较为兼顾各优化目标的解,与原模型结果对比,优化效果明显。该方法能用于火炮多柔体动力学结构优化,也为火炮总体结构设计和相关优化提供了一定的参考。     

大口径火炮反后坐装置及定向栓空间布置对炮口振动影响研究

大口径火炮发射系统总体结构布置是影响发射系统性能的关键之一,其决定着火炮架体结构设计和关键指标实现。火炮架体、反后坐装置和定向栓及其空间布置是火炮结构的重要组成部分,是发射系统实现射击精度的结构基础。开展大口径火炮发射系统反后坐及定向栓空间布置对炮口振动影响研究,从总体结构布置出发降低炮口振动,是从火炮结构设计角度提高火炮射击精度的重要研究内容之一。通过建立某大口径自行炮全炮的有限元模型,采用动力学方法仿真得到了全炮动力学响应,包括炮口点振动速度和角速度、前套箍受力等。分析了该自行炮反后坐装置及定向栓布置对炮口振动影响,结果表明,采用双定向栓设计能够减小炮口左右方向振动速度和角速度、减小前套箍受力;采用双定向栓和反后坐装置对称布置方案能够减小炮口振动量。该研究为优化大口径火炮火力系统方案提供了理论和工程技术参考。     

大口径自行火炮总体设计中几个参数问题

根据某自行火炮结构特点和分析要求,把一些元件简化成刚体,一些元件简化成弹簧,用有限多个质量、转动惯量、弹簧和阻尼形成一个离散的参数系统,因此得到一个系统的简化模型.通过模型的讨论,运用机械结构动力学的理论,去分析火炮总体参数中的Le、Ld值,起落部分的刚度系数k,以及弹丸的质量偏心和身管的制造误差对火炮发射瞬间的炮口扰动的影响,从中给出了影响炮口扰动的因素的定量分析,为解决工程实际问题提供了一定的理论依据.     

基于ADAMS 的某航炮动力学仿真分析

为减小航炮在发射过程中的最大后坐冲击载荷,对某航炮虚拟样机进行建模及仿真分析。在Solidworks 中建立该航炮的3 维模型,基于刚柔耦合动力学理论,借助动力学仿真软件ADAMS 建立该航炮虚拟样机模型,在 此基础上对航炮进行仿真分析。仿真结果表明：航炮缓冲装置结构参数的合理设计能够达到减小后坐冲击载荷的目 的,对航炮其他结构参数的优化设计有一定参考价值。     

某自行火炮总体结构参数灵敏度分析与优化

为了有效地降低某轮式自行火炮高低炮口扰动，对武器系统的总体结构参数优化进行了初步研究。建立了考虑炮身弹性变形、自动机主要构件的运动和碰撞等复杂因素的全炮动力学模型。根据某火炮的结构组成和发射原理，把武器系统简化成由身管、供弹臂、弹丸、摇架、炮塔、底盘等24个物体组成的多体系统。在对影响炮口垂直扰动的主要参数进行灵敏度分析的基础上，利用随机方向优化算法对武器系统的总体结构参数进行了优化。优化效果明显，为武器系统的总体设计和结构设计提供了理论依据。     

Structural Optimization of Machine Gun Based on Dynamic Stability Concept

Improving the firing accuracy is a final goal of structural optimization of machine guns. The main factors which affect the dispersion accuracy of machine gun are analyzed. Based on the concept of dynamic stability, a structural optimization model is built up, and the sensitivity of dispersion accuracy to design variables is analyzed. The optimization results of a type of machine gun show that the method is valid, feasible, and can be used as a guide to the structural optimization of other automatic weapons.     

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。     

坦克炮总体结构参数分析

影响坦克炮射击精度的主要因素之一是火炮振动,起关切作用的振动分量是在弹丸出炮口瞬间炮口振动角位移和横向线速度,为提高坦克炮射击精度,本推崇“对称布置”和“初期自由后坐”的总体设计思想,使火炮射击时炮身和摇架所受的力矩尽量减沣,同时使炮塔和车体在弹丸出炮口前的受力也尽量减小,从而减小了炮身的振动,也减小了炮塔和车体的夺动,这对提高坦克炮射击精度将是十分有利的,本运用动力学分析计算方法,阐明有关总体结构参数对坦克炮射击精度的影响。     

迟发火对某内能源自动机动态特性的影响分析

为提高自动机射击的可靠性,分析迟发火对某内能源自动机动态特性的影响。通过分析该自动机闭锁时 的结构原理,建立该自动机闭锁击发时的虚拟样机模型。对首发、起始浮动和稳定浮动时闩座自由反跳情况进行动 力学仿真,并与实验结果进行对比,验证所建虚拟样机的可信性。在此基础上构建闩座相对于炮箱位移的判据,仿 真得到首发、起始浮动和稳定浮动时迟发火会对自动机造成的影响。结果表明：造成自动机故障的时间范围首发时 为10～30 ms,起始浮动时为6～34 ms,稳定浮动时为9～32 ms;该分析可为后续同样结构的内能源自动机设计提 供参考。     

火炮高平机参数辨识与灵敏度

为准确模拟高平机在火炮发射状态下的动态响应,基于含气油液压缩模型和油缸膨胀刚度,结合高平机结构构型,建立火炮发射状态下的某高平机动力学模型。采用多体动力学仿真软件ADAMS完成高平机参数化模型建模,确立高平机模型中的待辨识参数。根据某车载炮射击试验数据和火炮发射动力学模型,引入粒子群优化算法对高平机参数进行辨识,获得高平机模型参数值。辨识后模型输出结果与试验数据吻合良好,验证了模型精度及参数辨识结果的有效性。对影响火炮俯仰运动的高平机参数进行灵敏度分析,分析结果表明,高平机油液含气量、油缸初压等若干参数对火炮起落部分俯仰运动的影响较大。