炮架动力计算的一种力学模型

一、引言 现代火炮设计要求研究火炮振动和对炮架强度作动力计算。此时,若仍将炮架看成固定不动的刚体系统就不适宜了。然而,若将炮架视为复杂的动力学系统,既考虑各部件的运动,又考虑它们的弹性,则又过于繁杂,也不切合工程问题求解的要求。本文介绍一种力学模型,将炮架当作几个刚体组成的弹性系统(刚体之间连接部位的弹性可通过实验测定,确定其弹性常数),也就是说将火炮当作集总参数系统。据此,应用拉格朗日(Lagrange)方     

牵引火炮非线性有限元隐式动力学分析

研究牵引火炮全发射过程非线性结构动力学有限元建模和分析中的关键问题。建立了某牵引火炮含身管与摇架导轨之间大位移滑动接触的非线性结构动力学有限元模型，运用隐式时间积分动力学方法模拟了该炮发射的后坐一复进过程，获得了炮架关键部位应力、应变和位移的瞬态响应，计算结果与实验测试结果基本一致。研究表明：该文的建模原理和数值模拟策略突破了火炮全发射过程总体结构动态应力分析的瓶颈。利用该文方法可以进一步研究火炮发射时的动态刚强度、冲击振动、结构动态稳定性等问题。     

基于不同土体的牵引火炮动态应力分析

应用结构动力学有限元法研究轻型牵引火炮发射时支撑土体的特性对炮架部件动态应力的影响.首先研究了某轻型牵引火炮发射时全炮复杂结构系统的动态非线性有限元建模,重点研究了火炮各部件之间的连接关系建模和火炮结构与土体相互作用的集中参数力学模型.然后利用所建立的系统动态有限元模型进行隐式时间积分求解,获得了该牵引火炮置于不同特性土体发射时主要部件的动态应力响应.通过对模拟结果的比较和分析,揭示了牵引火炮发射时炮架动态应力响应峰值与支撑土体刚度之间存在与直观认识不一致的关系,即火炮置于较软土体上发射时架体动态应力峰值高于火炮置于刚硬基础上发射时的应力峰值.     

火炮系统的自由振动

该文研究火炮系统的固有振动特性。求得了火炮系统固有振动的频率方程和振型函数的精确解析式。由此可见炮架的质量大小和分布对系统的固有振动影响很大。可根据该文导出的公式,通过调整炮架质量的大小、炮架质量的分布、炮口制退器的质量、支承条件等参数中的任一个、几个或全部参数,达到调整系统的固有振动,提高射击精度的目的。     

基于变密度法的结构强度拓扑优化策略

基于变密度法的结构强度拓扑优化中,优化结果存在灰度单元,导致结构应力水平难以准确预测,后处理前后结构应力水平变化较大.该研究通过采用基于过滤-投影的结构参数化方法,实现在迭代优化过程中结构中间密度单元比例不断下降.通过研究结构比强度问题主要优化参数对寻优过程、优化结构强度的影响规律,提出了先结构拓扑优化、后近似形状优化的新优化策略.实现了在优化过程中对结构应力水平变化趋势的准确控制,在提升优化过程稳定性的同时,实现了结构强度优化.通过典型的优化算例验证了所提出优化方法的合理性及实用性.     

大跨越输电塔的结构优化分析

为了研究和解决大跨越输电塔的优化设计问题,以结构截面、根开和腰部尺寸为设计变量,以结构质量为经济性优化目标,以结构各构件应力比差的平方和为等强度优化目标,提出了经济性等强度优化设计方案,建立了优化目标函数,并采用APDL语言编制了相应的优化程序,利用基于共轭梯度法的一阶优化算法对优化目标函数进行了求解.优化计算结果表明,经济性优化设计方案侧重于节省钢材,等强度优化设计方案则侧重于结构的等可靠性,而经济性等强度优化设计方案既可以满足工程的经济性要求,又可以适当提高结构的整体安全性.     

考虑增材制造填充结构强度的拓扑优化方法

提出了一种针对给定薄壁外形的内填充结构拓扑优化方法,用于设计具有优化结构强度、满足增材制造几何要求的轻量化多孔填充结构.基于p范数函数计算结构最大应力近似值,并以最小化该值为优化目标,以提升填充结构强度.通过在优化模型中考虑局部体积约束,获得多孔填充构型,并进一步提出局部体积上限动态调整策略,提升优化过程稳定性,避免优化过程约束过强导致结构构型和应力响应突变甚至优化失败.此外,考虑了自支撑约束,保证优化所得填充结构自支撑,且支撑给定薄壁外形的悬空区域.引入了基于两场公式的优化模型,确保优化所得填充结构满足增材制造最小尺寸要求.数值算例表明,所提方法优化结果与以最小化柔度为目标的填充结构拓扑优化结果相比,在相同质量下结构强度得到了显著提升.在此基础上,在优化模型中考虑了柔度约束,讨论了填充结构刚度、强度的相互影响规律.     

轿车拖钩强度分析

文章采用有限元方法对拖钩强度进行分析以某轿车的拖钩为例,重点介绍了拖钩强度分析的具体流程,通过与目标值的对比,对其结构强度进行评价;并根据分析结果确定了优化拖钩结构的方案;对优化后的结构重新进行分析,仿真计算结果表明,拖钩的强度得到了提高.     

基于OptiStruct的重卡车架优化设计

本文提出运用OptiStruct工具进行重卡车架仿真和优化,介绍了3种优化方法,包括∶准确解读强度仿真结果寻找优化措施,基于强度仿真结果进行结构改进;针对关重结构进行拓扑优化摸索设计思路;通过全局的厚度与形状灵敏度分析,并通过实例将优化结果与同类车型实际结构对比,验证了仿真结果的正确性。     

某型号锻压机床上梁有限元分析及结构优化设计

在满足锻压机床上梁强度和刚度要求的情况下,集成ISIGHT／ANSYS／Pro／e进行结构设计优化．在结构优化中,保证体积不变,以减小最大应力和应变为目标,重点考虑上梁两边孔的位置．通过ISIGHT软件构建了一个锻压机床上梁结构尺寸优化软件集成系统,实现了上梁结构优化的整个过程．优化结果表明通过该设计方法得到的上梁孔结构布局合理且能够满足强度要求．     

大功率船用齿轮箱结构优化

综合考虑齿轮啮合力及箱体重力作用,采用有限元法建立大功率船用齿轮箱的有限元静力学模型,分析计算4种工况下齿轮箱的承载能力,并对原齿轮箱的强度和结构刚度进行分析评价.基于等强度原则,将优化设计与可靠性设计理论相结合,建立齿轮箱优化模型.在满足齿轮箱结构安全的条件下,对齿轮箱进行优化设计.优化后的齿轮箱重量减轻1.06 t,并且强度分布趋向均匀,结构变得更加合理,具有一定的理论和工程实用价值.     

ANSYS在柔掩支架变形特性分析中的应用

选择柔性掩护支架工作时常见的凡种工况及支架的破坏形式，采用国外最为先进的三维设计和分析软件PRO／E建立柔性掩护支架的三维模型，利用有限元分析软件ANSYS对支架结构的强度和刚度进行分析，确定其应力和应变的薄弱点。根据有限元分析的具体结果，对柔性掩护支架的结构进行优化，重新建立模型，再次进行有限元分析。如此反复，直至获得柔性掩护支架的最佳结构。     

大跨度箱形吊车梁的强度分析及结构改进

利用有限元法对48 m跨箱形吊车梁进行结构刚度和强度的分析计算,获得在4个载荷工况下,该梁多个截面的应力及变形分布.结论表明,该梁整体应力分布不均匀且具备较大的轻量化潜力.在此基础上进行梁的结构设计尺寸改进,获得了改进后的结构参数,梁的重量减轻了18.23%.     

炮尾炮闩机构装配体有限元分析

火炮构件有限元分析的传统方法是对单件进行建模分析 ,不能准确地对炮尾炮闩多零件装配体力学行为进行模拟。该文针对火炮炮尾炮闩机构提出了对其进行装配体有限元分析的方法和建模原理。利用接触元、间隙元和弹簧元等特殊单元 ,对某大口径火炮的炮尾 -闩体 -曲臂机构进行了闭锁状态下装配体有限元建模和分析。为火炮炮尾炮闩设计提供了一个更有效实用的结构校核手段     

链传动结构的有限元数值分析

以弹性接触理论为基础,利用通用有限元软件ANSYS对载荷工况下的链传动结构进行有限元数值模拟,通过计算结果对链传动结构的强度、刚度进行了分析,表明链传动结构在载荷工况下能够满足设计要求,并且具有较高的安全储备.     

轿车白车身静刚度分析

文章采用相关有限元软件建立了某国产轿车自车身有限元模型.用有限元理论分析了车身静刚度,提出了通过对骨架结构进行局部改进来提高白车身刚度的方法,提出了对原结构进行改进设计的方案,并对改进后的车身进行了强度试验,通过相关实验进行验证,验证了改进后结构的合理性和可靠性.     

汽车前轴有限元分析

建立了某型汽车前轴的实体模型,对其进行了结构有限元分析,得出了其在各种工况下的应力和应变分布状况.通过强度校核,结果表明前轴在紧急制动工况下容易断裂发生屈服.本文研究对于提高前轴的安全性,减少企业的设计和试验成本具有重要的意义.     

自紧身管的应力应变分析及应力强度因子计算

本文对自紧身管的应力应变、强度及裂纹问题作了研究,采用混合强化模型对自紧身管进行了弹塑性应力应变今析,得到了解析表达式,并用实验作了验证。得到了残余应力的温度场模拟公式。用有限元法计算了带裂纹的自紧身管的应力强度因子。     

RC结构火灾后的三维抗震性能研究

以结构工程分析中常见的三维空间杆系有限元为基础,利用钢筋混凝土构件（ＲＣ）火灾后的截面余抗弯刚度统计公式,对火灾后钢筋混凝土空间框架结构进行三维抗震分析。可对灾后结构的剩余整体强度作出诊断,并为加固设计提供依据。     

基于ABAQUS的纳米级二维调整架结构模态分析

应用大型分析软件ABAQUS对在三维软件CATIA中建立的二维调整架的模型进行了有限元建模,并对调整架进行了模态分析,分别获得了该调整架的低阶固有频率及其对应的振型图,得到了前10阶模态的振动规律,找到了调整架的薄弱环节,为其结构设计、动力学分析及使用环境要求提供了有效的理论依据。在使用中使调整架的固有频率远离工作频率,避免共振,减少结构损伤,提高了调整架的寿命与精度。