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1。2  轻量化火炮的国内外发展趋势

1。3  本文的主要工作

1。3。1  课题的主要思想

本课题对轻量化榴弹炮射击时的稳定性和大架强度进行分析，利用现有的理论和先进方法对某轻量化牵引榴弹炮大架进行静力学仿真研究，在Creo2。0软件中建立上架、下架和大架的三维实体模型，然后将其导入到ANSYS软件中通过施加后坐力载荷和约束条件从而建立火炮架体的有限元模型，分析火炮发射时架体的应力应变刚强度情况，为火炮的架体结构和轻量化设计提供依据。并将轻量化设计改进之后的有限元分析结果与原来的结果通过对比来确定轻量化设计改进的合理性。通过对大架架体进行模态分析，获得大架的各阶固有频率和振型，同时模态分析是动力学的基础，所以对大架进行模态分析很有必要。火炮在射击时的振动情况非常恶劣，因此载荷的激振频率要避开大架各阶的固有频率，避免疲劳破坏。通过静力分析和模态分析获得的数据，改进优化架体的局部刚强度条件不好的地方，从而为结构的轻量化改进提供方法，使得火炮架体的结构更加合理，更加贴近于工程实际。

1。3。2  本课题研究的主要内容

    本课题以某型号轻量化榴弹炮的大架为研究对象，对已有的架体结构进行有限元仿真分析获得其结构刚强度情况，在满足其强度和稳定性要求下，对架体进行轻量化改进设计，达到减重的目标。主要内容如下：

(1)分析发射时火炮的受力情况

    主要研究内容：分析火炮发射时载荷沿着架体的传递路径，通过所给的内弹道和反后坐条件分析火炮受力规律，分析炮口动能与后坐阻力之间的关系。通过分析后座过程中的受力来分析火炮射击时的稳定性。分析影响火炮威力的因素，并在增大威力方面给出建议。

(2)建立某牵引火炮架体的三维模型

    主要研究内容：采用Creo2。0软件建立火炮的上架、下架、大架、车轮、驻锄等的三维模型，分析清楚每部分部件的装配关系并进行装配成装配体。

(3)建立轻量化火炮架体有限元模型，进行强度分析

    主要研究内容有：基于有限元法相关理论和静力分析方法对火炮发射时架体的强度进行了分析，针对不同的射击工况，采用ANSYS软件进行了结构静力分析，得出每种射击工况条件下，架体的变形、应力、位移等情况，从而分析出强度条件比较差的地方，为之后的局部结构优化奠定基础。

(4）对大架进行模态分析

    主要研究内容：学习模态分析的相关理论，应用ANSYS软件对前面静力分析建好的大架有限元模型进行模态分析，获得大架各阶的固有频率和振型，在载荷的施加方面给出建议，有助于内弹道的优化设计 文献综述

(5）结构轻量化改进优化

    主要研究内容：根据有限元静力分析得出的火炮发射时的强度条件，改进强度和刚度条件差的局部结构，使用新材料后在对新结构进行有限元静力分析和模态分析，对比改进前后的有限元静力分析和模态分析结果验证改进的合理性。

1。3。3  技术路线和措施

    首先根据课题原始的内弹道、反后坐条件的数据，经过理论分析计算获得发射时架体的受力，理论分析计算射击稳定性。建立架体系统的有限元模型，添加后座力等相关载荷，并添加合理的约束，选取+20、+45、+65°三种工况，分别对模型进行强度分析和模态分析，得出相应的仿真结果与实验结论。对应力和变形较大的部位进行局部结构改进优化，使用铝合金、钛合金等新的轻质材料之后在进行有限元分析，通过对比改进前后的结果验证轻量化设计后的强度条件，从而进行轻量化设计，使其满足相应的强度和稳定性要求。 (责任编辑：qin)