基于均匀设计与RBF网络的火炮优化目标函数构建方法研究

为解决虚拟样机优化运算量大、耗费时间较长等问题,达到脱离虚拟样机仿真环境、提高参数优化效率的目的,以炮口扰动最小化为优化目标,选取待优化结构参数,利用均匀试验设计方法和虚拟样机仿真结果建立输入输出样本库,用基于K-means聚类算法的广义RBF网络求解得到待优化结构参数与炮口扰动指标的非线性映射关系,并对相应指标进行加权处理,最终确定了炮口扰动优化目标函数,为有效利用优化算法对火炮结构参数进行优化提供了依据。     

参数化结构库技术研究

基于I-DEAS软件平台,以机械产品的零件基型和结构基型为基础,进行了支持尺寸关联驱动的参数化设计,建立了产品的零件和结构的参数化图库,为机械产品的结构变型设计、系列化设计和优化设计提供了快捷可行的方法.     

某履带车辆主离合器工作过程仿真

分析了某履带车辆主离合器结构及工作原理,用Pro／E软件对主离合器各部件进行了三维实体建模,建立了主离合器仿真流程图,基于ADAMS软件建立了主离合器的虚拟样机,并通过了模型验证。对履带车辆主离合器的接合、脱离和打滑的工作过程进行仿真,为进行履带车辆传动系统可靠性研究有重要意义。     

基于后坐加速度最大值的火炮装药号辨识仿真

为了用火炮后坐加速度最大值来辨识火炮装药号,在火炮内弹道和反后坐装置模型基础上建立了后坐加速度计算模型,通过仿真,分析了实际使用中火炮结构参数和射击参数变化对后坐加速度最大值的影响,发现药室增长量、装药温度对后坐加速度最大值影响较大,只用后坐加速度最大值不能对装药号有效辨识。采用了后坐加速度最大值和装药温度并结合四个药室增长量变化阶段来辨识装药号的方案,用人工神经网络建立了辨识模型。仿真试验表明：该模型对火炮装药号的辨识正确率达到100%。     

惯性炮尾式膨胀波火炮膨胀波速度和行程计算仿真

膨胀波火炮利用弹丸在膛内运行到一定位置时提前开闩的方法,实现了在不降低弹丸初速的前提下大幅度减小火炮后坐力的目的。基于膨胀波火炮后喷装置的工作特性,对两种不同打开方式进行了讨论,着重对惯性炮尾式膨胀波火炮进行了物理模型和经典内弹道模型建立,并进行数值仿真。最后根据经验公式估算的惯性炮尾开闩行程,利用反推法计算了惯性炮尾式膨胀波火炮膨胀波在身管内的传播速度和行程,进而获得了惯性炮尾最佳打开时机和开闩行程。     

弹带宽度对弹丸挤进过程的影响分析

弹丸挤进过程是火炮发射继点火传火之后的起始阶段,弹带结构对弹丸挤进过程有一定的影响。针对某大口径火炮,基于 Hypermesh和 Abaqus建立5种宽度弹带的挤进过程有限元模型,采用载荷幅值子程序的方法,联合求解内弹道方程组和非线性有限元过程,计算火药燃气压力作为载荷边界条件,进行数值模拟计算。研究结果表明,在相同装药条件下,弹带宽度对挤进终了速度影响较小。较宽弹带受到挤进阻力和摩擦力较大,对应的挤进压力较大,全弹带挤进耗时较长。综合考虑身管寿命、火炮保养和弹带制造成本,59 mm是5种工况中较为理想的弹带宽度。     

占空比和频率对脉冲电镀钨–钴合金的影响

采用脉冲电沉积法在PCr Ni3Mo VA钢上制备钨–钴合金镀层,基础镀液配方和工艺条件为:CoSO_4·7H_2O 56.2 g/L,Na_2WO_466 g/L,H_3BO_3 40 g/L,柠檬酸钠64.5 g/L,柠檬酸7.68 g/L,p H=6.7±0.1,温度58°C,平均电流密度0.5 A/dm~2,脉冲频率6.7~333.0 Hz,占空比3.3%~66.7%,时间50 min。探究了脉冲频率和占空比对钨–钴合金镀层形貌、成分、物相、显微硬度等的影响。当脉冲频率为33.30 Hz,占空比为33.3%时,电镀所得钨–钴合金镀层平整、致密,晶粒细小,含钨17.09%(原子分数),显微硬度为719.1 HV。     

基于虚拟样机技术和灵敏度分析的地面火炮射击稳定性优化研究

传统的火炮设计和分析均基于“平面、对称和静平衡”三个基本假设，实际上是一种静态的分析方法，尽管在工程实践中引入了多种经验符合系数，但是火炮分析结果和试验的一致程度不能令人满意。这是因为火炮的射击过程是一个动力学过程，需要采用动力学分析方法。虚拟样机技术的出现为火炮射击稳定性研究提供了新的方法，文中在建立火炮动力学模型的基础上，通过选取火炮结构参数对火炮射击稳定性进行研究，利用虚拟样机分析高低机刚度和阻尼、大架刚度和阻尼、土壤介质刚度和阻尼、后坐质量偏心和耳轴位置偏心对火炮射击稳定性的影响。通过引入改进的相对灵敏度分析公式，解决具有不同量纲的影响因素的比较问题，进而确定影响火炮射击稳定性的重要结构参数。针对目前优化技术存在的局限性，以火炮射击稳定性为目标，采用优化子空间的逐层优化方法对火炮射击稳定性进行研究，找到一组使火炮稳定性最优的结构参数，证明虚拟样机技术对火炮系统动态特性仿真的可行性和优越性。最后，展望了虚拟样机技术在武器装备领域应用的前景。     

基于液固两相流的某驻退机冲蚀磨损过程模拟研究

在分析火炮反后坐装置原理和冲蚀磨损发生机制的基础上,根据某火炮驻退机结构特征建立二维简化模型,基于FLUENT中DPM液固两相流模型及RNG k-ε湍流模型对驻退机后坐过程中复杂流场特性进行数值模拟,得到不同时刻内部腔室压力、速度和涡流黏度云图,并描绘出冲蚀颗粒的运动轨迹。通过间接计算得到的结果,验证该数值模拟方法能够较为真实地描述驻退机内部复杂两相流场流动情况,为驻退机冲蚀磨损分析和结构优化设计提供参考。     

火炮总体结构参数化设计研究

从火炮总体结构模型出发，以装配约束集和装配方程组为基础，建立了火包总体结构设计框架和参数化的火炮总体结构模型，成功完整地实现了火炮总体结构的参数化设计，为火炮总体结构的变型设计、系列化设计和优化设计提供了快捷可行的方法。