火炮发射动力学概论

第1章 绪论 1.1 火炮发射动力学研究的目的和意义 1.1.1 火炮发射过程的基本原理和主要特征 1.1.2 传统火炮设计理论所面临的技术挑战 1.2 火炮发射动力学的主要研究内容 1.2.1 火炮发射多体系统动力学 1.2.2 基于有限元的火炮结构动力学 1.2.3 火炮总体结构参数优化设计 1.2.4 火炮发射动力学测试技术 1.3 火炮发射动力学国内外研究现状 1.3.1 国外发展现状 1.3.2 国内研究现状 第2章 火炮发射载荷建模理论与方法 2.1 火炮发射载荷的传递过程 2.2 炮膛合力 2.3 反后坐装置提供的载荷 2.3.1 复进机力 2.3.2 制退机液压阻力 2.3.3 紧塞装置产生的摩擦力 2.4 平衡机力 2.5 液压驻锄/座盘力 2.6 火炮机构间接触/碰撞力 2.6.1 非线性弹簧阻尼模型 2.6.2 耳轴-轴承间隙旋转铰模型 2.6.3 滚珠与座圈接触/碰撞力学模型 2.7 火炮机构与土壤的接触动力学 2.7.1 驻锄/座盘与土壤接触的动力学建模 2.7.2 土壤的非线性刚度分析 第3章 火炮发射多体系统动力学建模理论与方法 3.1 多体系统动力学的研究对象及研究方法 3.1.1 多体系统动力学的研究对象 3.1.2 多体系统动力学的分析原理与方法 3.2 刚体动力学基础 3.2.1 矢量及张量 3.2.2 方向余弦矩阵 3.2.3 刚体空间转动的描述 3.2.4 刚体的角速度与角加速度 3.2.5 刚体的动能与惯性张量 3.2.6 刚体作定点运动的动力学微分方程 3.2.7 刚体作一般运动的动力学微分方程 3.3 多刚体系统动力学建模理论 3.3.1 多刚体系统的拓扑结构描述 3.3.2 运动学约束及约束方程 3.3.3 多刚体系统运动学分析 3.3.4 基于**类拉格朗日方程的多刚体系统动力学方程 3.4 火炮发射多刚体系统动力学方程的数值求解方法 3.4.1 增广法 3.4.2 缩并法 3.4.3 火炮发射多刚体系统动力学方程的数值求解算法 3.5 火炮射击密集度建模技术 3.5.1 随机数发生器 3.5.2 随机炮口振动 3.5.3 火炮射击密集度计算模型 第4章 基于ADAMS的火炮发射动力学建模技术 4.1 ADAMS软件简介 4.1.1 ADAMS的模块组成和功能 4.1.2 利用ADAMS进行动力学分析的一般过程 4.2 基于ADAMS软件的火炮发射动力学建模技术 4.2.1 火炮构件的几何建模 4.2.2 火炮约束建模 4.2.3 火炮发射载荷建模 4.2.4 构件间碰撞与接触的建模 4.2.5 火炮发射多体系统动力学仿真及后处理 第5章 火炮发射动力学的有限元建模理论与方法 5.1 动力学问题的有限元方程及其数值解法 5.1.1 有限元方程 5.1.2 有限元动力学分析的数值方法 5.2 有限元网格的划分原则 5.2.1 物理模型和单元形状的选择 5.2.2 网格数量的选择 5.2.3 网格的疏密分布 5.2.4 单元阶次的选择 5.2.5 网格的质量 5.2.6 不同类型单元之间的过渡 5.3 火炮发射动力学有限元模型的建立方法 5.3.1 网格划分工具 5.3.2 火炮有限元建模的模块化方法 5.3.3 火炮有限元建模的参数化方法 5.3.4 有限元建模的Morphing方法 5.3.5 不同格式模型之间的转换方法 5.3.6 火炮有限元网格模型 5.4 火炮构件接触/碰撞的有限元建模理论 5.4.1 接触界面条件 5.4.2 摩擦模型 5.4.3 接触/碰撞问题的半离散有限元方程 5.5 土壤非线性建模理论 5.5.1 Drucker-Prager材料 5.5.2 Drucker-Prager材料的本构矩阵 第6章 基于HyperMesh和ABAQUS的火炮有限元建模技术 6.1 基于HyperMesh的有限元建模技术 6.1.1 基本流程 6.1.2 CAD模型的导入 6.1.3 材料定义 6.1.4 属性定义 6.1.5 部件及组件定义 6.1.6 网格划分 6.2 基于ABAQUS的火炮有限元分析技术 6.2.1 ABAQUS软件的基本组成和功能 6.2.2 基于ABAQUS进行有限元分析的基本步骤 6.2.3 ABAQUS/CAE界面 6.2.4 基于ABAQUS的火炮发射动力学有限元分析 第7章 火炮总体结构参数优化设计方法 7.1 基于多体系统动力学的火炮总体结构参数优化设计方法 7.1.1 复杂参数灵敏度分析方法 7.1.2 基于脆机方向投东法的火炮总体结构参数优化方法 7.1.3 基于遗传算法 7.2 火炮结构优化设计方法 7.2.1 拓扑优化方法 7.2.2 NSGA-IⅡ算法 7.3 基于非线性结构动力学的火炮总体结构参数优化设计方法 7.3.1 非线性结构动力学近仪建模方法 7.3.2 试验设计方法 第8章 火炮发射动力学的工程应用 8.1 某火炮发射多体系统动力学建模与数值仿真 8.1.1 火炮发射多体系统动力学模型 8.1.2 射击稳定性数值仿真结果及分析 8.1.3 液压座盘的改进设计 8.1.4 炮口振动灵敏度分析 8.2 某火炮射击密集度数值仿真与分析 8.2.1 随机炮口振动的数值仿真 8.2.2 射击密集度数值计算 8.2.3 初速或然误差对射击密集度的影响分析 8.2.4 高低机空回对射击密集度的影响分析 8.2.5 平衡机气体初压对射击密集度的影响分析 8.2.6 联接刚度对射击密集度的影响分析 8.3 基于多体系统动力学的某火炮总体结构参数优化设计 8.3.1 设计变量与目标函数 8.3.2 总体结构参数灵敏度分析 8.3.3 总体结构参数优化流程 8.3.4 总体结构参数优化结果与分析 8.4 某火炮结构刚强度的建模与计算分析 8.4.1 某火炮摇架和上架的刚强度仿真与设计分析 8.4.2 某火炮主副车架刚强度分析 8.5 某火炮非线性有限元建模与分析 8.5.1 非线性有限元建模 8.5.2 计算结果及分析 8.6 某火炮炮架拓扑优化 8.6.1 上架结构多工况拓扑优化和尺寸优化 8.6.2 摇架结构尺寸优化 8.7 基于非线性结构动力学的某火炮总体结构参数优化 8.7.1 火炮发射动力学近似建模 8.7.2 基于近似模型的炮口振动优化及结果分析 8.8 火炮发射动力学测试技术及应用 8.8.1 运动学参数测试原理与测试误差分析 8.8.2 力学参数测试原理 8.8.3 某榴弹炮发射动力学参数测试及结果分析 参考文献