基于刚柔耦合动力学的火炮射击稳定性优化

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1、分类号密级ＵＤＣｉ＾犬學＿ＮＡＮＪＮＧＵＮＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＩ硕士学位论文基于刚柔頼合动力学的火炮射击稳定性优化（题名和副题名）王飞（作者姓名）指导卿姓名杨国来教授学位类别工学硕士学科名称火炮、自动武器与弹药工程研究方向武器现代设计理论与总体技术论文提交时间２０１５．０１。注１：注明《国际十进分类法ＵＤＣ》的类号声明本学位论文是我在导师的指导下取得的研究

2、成果，尽我所知，在本学位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的材料一。与我同工作的同事对本学位论文做出的贡献均已在论文中作了明确的说明。研究生签名：Ｉ令日《月＾学位论文使用授权声明南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容，可以向有关部门或机构送交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容。对于保密论文，按保密

3、的有关规定和程序处理。－研究生签名：＞ｒＰ？年）月４＼硕士学位论文基于刚柔稱合动力学的火炮射击稳定性优化摘要一击精度射击稳定性是火炮的关键性能指标之、射速、可靠性有着重要影响，，对射本文以提高火炮射击稳定性为研究目标、、，综合利用火炮设计理论多体系统动力学灵敏度分析及优化设计理论，对某大口径火炮发射过程的刚柔耦合系统动力学及射击稳定性多一定的理论依据和技目标优化进行探索研究，为该类火炮总体设计和结构设计提供术参考。一对基于第类拉格朗日方法的多体系统动力学

4、方程进行了介绍，阐述了基于模态展开的构件变形数学描述方法，针，分析了Ｄｕｂｏｓｋｙ形式的法向和切向接触力的计算方法对火炮发射动力学微分方程的特点。，重点讨论了刚性微分方程的数值求解方法针对某大口径火炮结构组成和发射过程的特点，给出了火炮多体系统的拓扑结构；建立了身管、摇架和上架的有限元模型，通过模态分析获得柔性构件变形计算所需的固有振动频率及振型、、、节点及单元信息，通过界面节点实现柔体与刚体铰载荷等的信息交换；建立了炮腫合力、制退机力、复进机力等发射载荷的数学模型，通过动

5、态链接库实现了发射载荷与刚柔親合动力学模型的对接。利用数值计算的方法获得了火炮射击稳定性规律，对火炮后坐和复进时期的动态稳定性进行了分析，利用射击试验测试结果对所建立的动力学模型进行了验证。基于变分法建立了火炮总体结构参数敏感度分析模型，以射击稳定性和炮口扰动为目标函数进行实验设计，调用刚柔親合动力学模型进行分析计算，找出了对火炮射击稳一定性和炮口扰动影响较大的总体结构参数。，为进步的优化研究奠定了基础Ｓ／Ｓｏｌｖｅ定义了设计变量、约束条件及目标函数，，根据ＡＤＡＭ模型数

6、据结构应用Ｆｏｒｔｒａｎ语言编制了基于遗传算法的火炮射击稳定性和炮口振动多目标优化程序，对某大口径火炮总体结构参数进行了多组优化计算，对优化获得的设计参量进行了规整，进行了火炮刚柔親合动力学分析。，计算结果表明射击稳定性和炮口扰动的优化效果显著■，灵敏度分析，多目标优化，ｌｉ击稳定性，炮口扰关键词：火炮，刚柔親合，动力学Ｊ动Ｉ硕士学位论文基于刚柔糊合动力学的火炮射ｍ稳定性优化ＡｂｓｔｒａｃｔＦｉｒｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｋｅｅｒｆｏｒｍａ

7、ｎｃｅｉｎｄｉｃｅｓｏｆａｒｔｉｌｌｅｒｗｈｉｃｈｈａｓｉｍｏｒｔａｎｔｇｙｙｐｙ，ｐｎｆｌｕｅｎｏａｂｔｏｆｉｃｅｎｆｉｒｉｎｇａｃｃｕｒａｃｙｆｉｒｉｎｒａｔｅａｎｄｒｅｌｉａｂｉｌｉｔ．Ｆｏｒｕｒｏｓｅｏｆｉｍｒｏｖｉｎｓｔｉｌｉ，ｇ，ｙｐｐｐｇｙｔｈｅｈｏｗｉｔｚｅｒ，ｅｘｐｌｏｒａｔｏｒｙｒｅｓｅａｒｃｈｉｓｃｏｎｃｅｒｎｅｄｆｏｒｒｉｇｉｄａｎｄｆｌｅｘｉｂｌｅｃｏｕｐｌｉｎｇｄｙｎａｍｉｃｓｏｆ－ｌａｕｎｃ

8、ｈｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｍｕｌｔｉｏｂｅｃｔｉｖｅｏｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｆｉｒｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｆｏｒａｌａｒｅｃａｌｉｂｅｒｕｎｂ，ｊｐｇｙｇｇｙ－ｃｏｍｒｅｈｅｎｓｉｖｅｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆａｒｔｉｌｌｅｒｄｅｓｉｎｔｈｅｏｒｍｕｌｔｉｂｏｄｓｓｔｅｍｄｎａｍｉｃｓｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｐｙｇｙ，，ｙｙｙｙｔａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｔｈｅｏｒｙ，ｗｈｉｃｈｃａ