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机枪系统动力学仿真及动力稳健优化设计方法研究

姚建军  
【摘要】: 本文以国防“九五”研究课题——“轻武器动态优化、仿真与可靠性设计技术”为背景,以机枪为研究对象,着重进行现代设计方法、计算方法和数值模拟与仿真技术在枪械武器动力分析、动力设计中的应用研究。主要内容包括: ①介绍了机枪的一般结构特点,详细讨论了机枪有限元分析方法的理论依据、一般过程及建立机枪有限元模型的基本策略和主要方法,并建立了某机枪的有限元模型。 ②在详细分析目前土力学中出现的土壤的各种本构模型及机枪发射动力学研究特点的基础上,指出采用Drucker—Prager屈服准则的弹塑性模型是机枪发射动力学研究中应该采用的主要的土壤本构模型。并建立了一个沙箱式的土壤有限元模型。提出了一种间隙单元将土壤和驻锄有限元模型连接起来。 ③针对机枪射击过程中人体抵肩的作用特点,提出一种18参数的集总参数人体抵肩模型,以全面考虑人体力学特性的随机性和射手的多样性这一客观情况。 ④分线性和非线性两种情况数值模拟了机枪系统的发射动力学特性。 ⑤对某机枪发射过程中枪管的热——力耦合场进行了分析,认为在机枪射击过程中枪管承受的主要应力是热应力,热应力是造成枪管寿命降低的主要原因。 ⑥引入一种新的设计方法——动力稳健优化设计法,并讨论了该种方法在机枪动力设计中的应用。


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