火炮高刚度上架的结构设计与分析+有限元模型(3)
（3）基本假设，简化处理。基本假设主要包括：平面假设，即只考虑计算平面及与计算平面平行的平面上的力，并且可以忽略一些影响不大的次要力，认为这些主要力都作用在计算平面内，或都可以向计算平面简化；静载假设，即将射击时作用在上架上的载荷都作为静载荷计算，并且运用动静法将惯性力也作为静载荷计算，有时为了考虑动载影响，可以将动载乘以动载系数（K=2～3），再按静载计算；刚化假设，即分析受力时将上架刚化。
（4）建立平衡方程。在简化假设下建立简化物理模型，运用刚体静力学中的力系平衡方法，建立平面力系平衡方程。
（5）求解约束反力。根据力系平衡方程求解所有的约束反力。
（6）分析外力对结构的影响。
无论是射前还是射后，上架所受的力均为平衡机力 ，高低齿弧力 及耳轴力 。 和 在射前仅由重力和不平衡力矩所引起，而射击时则主要由后坐力 及动力偶矩 引起。由于 、 和 的作用，在上架与下架连接部分产生反力。求解这些反力，取回转部分示力体比取上架为示力体方便。这是因为此时平衡机力 ，高低齿弧力 及耳轴力 均为内力，而作用力仅有射击时作用于火炮上的后坐力 、动力偶矩 、回转部分的重力 。
例如，对车载炮上架，取回转部分为示力体，射击前作用在回转部分的外力只有重力 。由于火炮的身管较长，回转部分的质心常常在座圈转动中心前面， 是由座圈支持，在上架与座圈的接触面上就产生压应力。若认为压应力均匀分布，则反力 就等于 ，但是作用点不一定与座圈转动中心重合。 对座圈转动中心产生的力矩由约束反力 和 形成的力矩相平衡，即：
其中：
——重力作用点到座圈转动中心的距离；
l——约束反力 和 作用点之间的距离（即座圈的作用长度）。
射击时，作用在回转部分上的外力有后坐力 、动力偶矩 、回转部分的重力 ，以及座圈的约束反力 、 和 。
设在某一射角时， 对 作用点的力臂为 ，可以列出下列平衡方程为： 0 0 0 0
由此得：
1.2.3 上架强度分析
当作用在上架上的外力和反力均已求得以后，就可以进行上架的强度计算，来检验上架是否具有足够的强度和刚度。
上架强度的计算法分为传统计算法和现代计算法。传统计算法就是应用理论力学和材料力学的理论来验算上架的强度和刚度，即验算危险点的应力是否超过许用应力，变形是否超过刚度要求。由于上架结构复杂，并非理想刚体，受力情况往往是超静定的，且有动载荷存在，所以要通过一些假设将问题简化后才能验算。现代计算法主要是应用弹塑性理论，利用计算机和大型软件建立上架的实体模型，应用有限元方法计算应力应变，来进行上架的强度和刚度分析。
车载炮上架需要验算强度的部位有侧板、底板、耳轴室及各支臂。由于上架的形状复杂，确定危险断面比较困难，常常在断面变化的部位多验算几处。
上架的强度分析传统计算法的主要步骤：
（1）解出作用在上架各零部件上的受力。例如，对上架侧板强度分析，射击时，上架侧板受有摇架耳轴反力 、平衡机力 和高低齿弧作用力的作用 。
（2）简化上架各零部件结构模型。
（3）分析危险断面。由于各截面作用力不同，而截面积也不同，因此危险断面不易判别，只好多算几个截面。根据摇架耳轴受力计算的结果，选取最大值进行强度验算。在初步估算上架侧板强度时，可按最小射角时的 值进行计算。
上一篇：滚动直线导轨静载荷测试台结构设计