【摘要】：迫擊炮作為一種近戰(zhàn)武器,其機動性能一直備受關注,而迫擊炮座鈑質量占全炮比重較大,其輕量化設計就顯得尤為重要。本課題結合ANSYS Workbench有限元工程技術仿真平臺對迫擊炮座鈑進行剛度和強度分析,并在此基礎上對座鈑進行結構輕量化設計和材料輕量化設計。首先,通過建立座鈑在中硬密實土壤中發(fā)射時的有限元模型,進行了三種典型工況下的座鈑剛強度分析,得到座鈑的等效應力云圖、位移云圖和前十階固有頻率,為后續(xù)輕量化設計提供對比依據(jù);其次,根據(jù)座鈑各部件優(yōu)化權重確定優(yōu)化變量,進行座鈑初步結構優(yōu)化,以縮小變量優(yōu)化范圍,而后建立座鈑參數(shù)化模型,以座鈑材料許用應力作為約束條件,利用尺寸優(yōu)化模塊對座鈑進行再優(yōu)化,得到結構輕量化座鈑模型及其等效應力云圖、位移云圖,并與原座鈑進行比較分析;最后,在前兩者仿真結果基礎上,利用ACP模塊建立了鈦合金筋鈑架-復合材料主鈑相結合的座鈑模型,以兩種材料強度破壞準則為約束條件,利用尺寸優(yōu)化模塊對其進行結構優(yōu)化,得到材料輕量化座鈑模型及其等效應力云圖、位移云圖,再次與原座鈑進行比較分析。仿真結果表明:原座鈑在三種工況下都滿足強度要求且尚有優(yōu)化余量,其低階固有頻率遠離激振頻率,具有良好的剛度;結構輕量化座鈑在滿足強度要求的基礎上較原座鈑減重25.2%,且結構更加合理;材料輕量化座鈑在滿足強度要求的基礎上較原座鈑減重58.4%,且等效應力分布情況和座鈑穩(wěn)定性良好。本課題的研究成果對迫擊炮座鈑輕量化設計具有一定的理論價值與參考意義。
【圖文】：

中北大學學位論文采用的是目前應用最為廣泛、各項性能良好的分呈倒三角錐形，底部連接駐臼部分，起支撐構布局的好處是使座鈑具有良好的穩(wěn)定性且使減小處于設計階段的座鈑自重。座鈑結構如圖寬度為 900mm，底部連接的駐臼部分內徑為呈 120°對稱分布，其中大立筋上橫向分布有主鈑結構抗彎剛度，而十字形布筋方案是十分分布在大立筋與主鈑相交處的底部并與駐臼相壤工事的接觸面，防止座鈑發(fā)生大幅側移。座，滿足座鈑重心位于駐臼中心上方[1]的設計要所示。

圖 2.3 炮尾三維實體模型土壤狀態(tài)為迫擊炮多次射擊后，即土壤已處炮座鈑背部輪廓良好貼合，建模時的座鈑坑根據(jù)土壤輪廓大小對有限元分析精度影響的尺寸的 1.5 倍以上時，可有效保證分析精度[，以座鈑坑為中心呈圓周分布。土壤三維實簡化后
【學位授予單位】：中北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TJ31

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本文編號：2659906