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影响炮口扰动的火炮总体结构参数灵敏度分析与优化

徐志远  
【摘要】:炮口扰动对火炮的射击密集度有重要影响,通过研究减小炮口扰动的方法对提高射击密集度有重要意义。本文结合某973项目,以某大口径牵引炮为研究对象,建立了火炮刚柔耦合多体发射系统动力学模型,研究了火炮总体结构参数的灵敏度分析与多目标优化。本文研究对提高火炮射击密集度和总体结构参数优化具有一定参考价值。具体内容如下:根据火炮的结构组成和发射过程,将火炮简化为由身管、摇架、上架3个柔性体和炮尾、炮口制退器、下架等多个刚体组成的刚柔耦合系统。将炮膛合力、复进机力、制退机力和平衡机力等通过FORTRAN语言编程生成的动态链接库,嵌入了火炮多体动力学模型,通过数值计算获得了炮口扰动的初始值。利用ADAMS/INSIGHT软件建立了五种不同的灵敏度分析模型,研究了炮口制退器质量、炮尾质量、前后衬瓦位置、座盘弹簧等效刚度系数等火炮结构参数对炮口扰动影响,选出了对炮口扰动影响较大的参数作为设计变量。为火炮多体动力学模型总体结构参数的灵敏度分析提供了有效的分析方法,同时为优化设计提供了依据。应用层次分析法对权重系数进行研究,为权重系数的确定提供了一种研究方法,通过归一法建立了总目标函数。在对ADAMS软件的数据结构及底层命令二次开发的基础上,利用小生境遗传算法联合ADAMS求解器实现了对炮口扰动的优化。优化后可以得出多组优化方案,选取其中的一组优化结果进行分析。结果表明,优化后的炮口扰动值比优化前明显降低,充分说明了该方法的可行性。


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