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高射频身管刚强度及热分析

作　者: 牛群峰
导　师: 戴劲松
学　校: 南京理工大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 高射频强度分析模态分析热容量分析有限元
分类号: TJ303
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 176次
引　用: 4次
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内容摘要

本论文以预研项目为背景,根据项目背景的要求,选择高射频火炮身管作为研究对象,对其进行强度、刚度以及热容量等方面的研究。随着现代火炮自动机射速的不断提高,火炮身管的设计不仅要满足强度、刚度的要求,热容量等方面的因素也不容忽视。首先身管的强度必须满足要求,不能出现塑性变形。其次,在高频持续发射时相当于对身管施加一定频率的冲击载荷,这种情况下出于对火炮发射精度等方面的考虑,身管的共振问题就变得不容忽视。最后,每发射一发炮弹就相当于对身管进行一次温度冲击,所以通过对身管在高频温度冲击下的热分析可以获得高频持续射击时身管的温度场分布,可以预测身管在高射频发射条件下的最大连续射击发数,并为以后冷却方案的选择提供一定的参考。论文在结合身管设计理论、模态分析理论、传热学以及有限元应用理论等多学科理论和技术的基础上,结合课题研究和实际项目的需要,主要研究以下几方面:(1)根据膛内火药压力曲线设计出身管的外形几何尺寸。(2)采用理论计算和借助于有限元分析软件两种方法对设计好的身管进行强度分析和校核。(3)对身管进行挠度分析,确定身管在自重作用下的弯曲程度。对身管进行模态分析,确定身管的固有频率。(4)对身管进行热容量分析,根据分析的结果提出相应的改进措施,并对改进后的身管进行热容量分析。最后对不同情况下身管的热分析结果进行讨论。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
1 绪论  8-12
  1.1 课题的背景和意义  8
  1.2 国内外研究发展现状  8-9
  1.3 CAE技术与应用  9-10
  1.4 课题任务和研究方法  10-12
2 高射频身管的设计  12-26
  2.1 身管发射特性概述  12
  2.2 身管的受力分析  12-13
    2.2.1 径向作用力  12-13
    2.2.2 轴向作用力  13
    2.2.3 回转力矩(转矩)  13
  2.3 身管设计压力曲线的确定  13-19
    2.3.1 发射瞬间膛内压力的分布规律  13
    2.3.2 药温变化对膛压的影响  13-14
    2.3.3 身管设计中采用的压力曲线  14-19
  2.4 身管材料的确定  19
  2.5 身管的强度设计计算  19-25
    2.5.1 身管横断面上的应力分析  19-20
    2.5.2 身管强度设计  20-22
    2.5.3 安全系数的选择  22-23
    2.5.4 根据已知条件设计身管  23-25
  2.6 本章小结  25-26
3 高射频身管的强度分析  26-31
  3.1 理论计算校核身管的实际安全系数  26-27
  3.2 身管有限元强度分析  27-30
    3.2.1 身管强度分析理论  27
    3.2.2 身管设计校核所用强度理论  27-28
    3.2.3 身管强度有限元分析  28
    3.2.4 PATRAN强度分析  28-30
  3.3 本章小结  30-31
4 高射频身管的刚度分析  31-39
  4.1 身管挠度分析  31-33
    4.1.1 身管挠度有限元分析  31-33
  4.2 身管模态分析  33-38
    4.2.1 模态分析理论  34-35
    4.2.2 PATRAN模态分析  35
    4.2.3 对身管进行模态分析  35-38
  4.3 本章小结  38-39
5 高射频身管的热容量分析  39-60
  5.1 传热的基本概念  39-42
    5.1.1 研究传热的意义  39-40
    5.1.2 传热的基本概念  40-42
  5.2 身管射击过程中的传热理论分析  42-45
    5.2.1 膛内流动特点分析  43
    5.2.2 初始条件和边界条件  43-44
    5.2.3 身管温度场的理论分析  44-45
  5.3 温度场的有限元分析  45-46
    5.3.1 有限元思想  45
    5.3.2 有限元法热分析原理  45-46
  5.4 身管热分析模型的假设及边界条件的确定  46-53
    5.4.1 确定内弹道阶段火药气体温度历程  47-51
    5.4.2 确定边界条件  51-53
  5.5 ANSYS求解结果  53-59
  5.6 本章小结  59-60
6 提出相应的改进措施  60-69
  6.1 身管的冷却  60-68
    6.1.1 循环水纵掠身管  60-61
    6.1.2 冷却后的分析结果  61-64
    6.1.3 循环水横掠身管  64-65
    6.1.4 冷却后的分析结果  65-68
  6.2 本章小结  68-69
7 分析结果及讨论  69-84
  7.1 改变射频  69-73
    7.1.1 连续两发炮弹射击间隔为0.1s时  69-70
    7.1.2 连续两发炮弹射击间隔为0.3s时  70-73
  7.2 改变身管圆锥部分锥度  73-83
    7.2.1 将圆锥部分改为从38mm向35mm过渡时  73-74
    7.2.2 将圆锥部分改为从38mm向37mm过渡时  74-83
  7.3 本章小结  83-84
8 全文总结  84-85
  8.1 总结  84
  8.2 工作展望  84-85
致谢  85-86
参考文献  86-88

高射频身管刚强度及热分析

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