弹炮耦合中若干因素对弹丸起始扰动的影响分析研究

作     者：李振 

作者单位：南京理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：葛建立

授予年度：2016年

学科分类：082601[工学-武器系统与运用工程] 08[工学] 082603[工学-火炮、自动武器与弹药工程] 0826[工学-兵器科学与技术] 

主      题：车载炮 非线性动力学 弹炮耦合 弹丸起始扰动 欧拉-拉格朗日耦合算法 有限元-光滑粒子自适应耦合算法 

摘      要：弹丸起始扰动的研究对提高火炮射击精度有着非常重要的意义。本文建立了某车载炮计及挤进的弹炮耦合发射动力学模型,采用欧拉-拉格朗日耦合方法进行了仿真计算和分析研究,并讨论了不同因素对弹丸膛内运动及弹丸起始扰动的影响。本文研究为提高火炮射击密集度和火炮总体结构设计具有重要的参考意义。主要研究内容如下：(1)根据弹炮耦合问题结构特征和有限元网格建模规范,联合应用Matlab、 Solidworks 及 HyperMesh建立了较为精确的膛线身管、弹丸有限元模型和车载炮全炮非线性有限元模型。(2)研究了拉格朗日有限元法、有限元-光滑粒子自适应耦合方法和欧拉-拉格朗日耦合算法求解弹炮耦合问题的适应性,采用三种方法进行了弹带挤进仿真,对弹丸质心运动规律、弹带变形及弹丸动态挤进阻力等参量进行了深入的对比分析。综合分析结果,确立了欧拉-拉格朗日耦合算法对求解弹炮耦合发射动力学问题的有效性。(3)应用欧拉-拉格朗日耦合算法对某车载炮进行了弹炮耦合发射动力学仿真分析,获得了弹丸质心速度、加速度,弹丸质心垂向和横向位移、角位移、角速度以及弹丸前定心部与身管内壁的接触力的变化规律,结合部分实验数据,从一定程度上验证了考虑挤进的弹炮耦合发射动力学模型的正确性。(4)采用Python脚本语言完成ABAQUS前处理。计算分析了弹炮耦合中摩擦系数、弹丸前定心部与身管内壁间隙、弹丸质量偏心、弹丸初始装填角以及后坐部分的质量偏心等因素对弹丸起始扰动的影响规律。