转管自动机炮闩运动仿真与疲劳寿命分析

发布时间：2020-04-10 12:06

【摘要】：本论文以小口径转管舰炮自动机为研究对象，通过动力学仿真得到载荷谱数据、应用有限元静态分析得到静强度结果文件、依据Miner修正准则得到材料的疲劳寿命S-N曲线，进而应用疲劳寿命及损伤评估软件预测了关重件炮闩在不同射击循环动作下的疲劳寿命和损伤。采用ADAMS虚拟样机技术，，建立转管自动机射击循环的动力学仿真模型，联合应用脚本与传感器技术完成了导气、供输弹、开闭锁、击发、抽壳及抛筒等机构动作，以自动机的后坐位移和速度为依据来判定仿真结果的准确性，得到了炮闩在运动状态中的载荷谱，奠定了后续疲劳分析的数据基础。应用ABAQUS非线性有限元分析软件，计算了炮闩前20阶的自由模态和约束模态，得到了对应频率下的振动特性，为结构设计及改进提供参考。采用瞬态分析步，对炮闩闭锁结构和炮尾闭锁支撑结构进行了强度校核，得到炮闩闭锁结构的应力云图及最大应力变化曲线，得到炮尾1-3发同时击发时闭锁支撑结构的应力和形变云图以及应力和形变随时间的变化规律曲线，从结果分析得知满足强度要求。依据线性Miner修正准则及相关理论公式，以45CrNiMoVA材料疲劳寿命数据为参考，计算并拟定了90%、95%和99%三种存活率下的疲劳寿命S-N曲线。同时应用有限元分析得到相应部位的静强度结果.ODB文件。联合应用Designlife疲劳与损伤评估软件对炮闩小拉壳钩、开闭锁面及拉壳钩处进行了疲劳寿命与损伤预测，分析对比结果数据，预测了炮闩在材料不同存活率下的寿命与损伤。本论文在对转管自动机关重件疲劳寿命与损伤评估过程中，所采用的分析流程及方法可为同类机械问题进行软件分析提供参考和新的思路。
【图文】：

密集阵

图 1.1 密集阵系统及射击瞬间图Block 0 型即基本型“密集阵”近程防空武器系统，1968 年初研制成功，1987 年备在美国 23 艘军舰和其它国家 14 艘军舰上开始服役。它只能拦截亚音速、非掠海飞以及无机动能力的反舰导弹。Block 1A 型“密集阵”近程防空武器系统于 1988 年初开始服役。它比 Block 0 型有更强的搜索及跟踪能力，能够拦截现役的多种掠海飞行、高亚音速及有机动能力的舰导弹[7]。Block 1B 型“密集阵”近程防空武器系统于 1999 年开始服役，在 Block 1A 型的能上进行了许多改进。例如，对原软件系统进行了改进，并增装了一套稳定的前视红探测装置（FLIR），使“密集阵”系统具有了多频谱探测与跟踪能力，同时，它还采最佳设计的新型炮管，提供更长的炮管寿命，改善炮弹散布，增大了交战距离。美国军最新的“宙斯盾”驱逐舰、“阿利伯克”级、“巴尔克利”号（DDG-84）及“霍德”号（DDG-83）上安装了“密集阵”Block 1B 系统。

发射瞬间

图 1.2 “卡什坦”系统弹炮发射瞬间全系统的反应时间 6.5-7 秒，系统精度 2.30-2.97 毫弧度。搜索雷达发现目标时，5 平方米、高度 1000 米的目标最大探测距离达 45 千米，对 0.1 平方米、高度 3 米的标最大探测距离为 8-10 千米。跟踪雷达跟踪精度高，角精度 0.15 密位，距离精度为±米，抗干扰能力强。该系统装备的 9M311-1 型号舰空导弹长 2.633m，外径 170mm，重 60kg，使用折叠式弹翼，内装有触发和近炸联合引信，采用筒式发射，有效射1500-8000 米，最大射程 10000 米，有效射高 3-3500 米，最大射高 6000 米，备用弹16 枚。两门 6 管 30 毫米机关炮，身管长 65 倍口径，弹丸初速 900 米/秒，射速高10000 发/分，单炮射速 4400-5100 发/分，射程 4000 米，使用杀伤爆破燃烧弹和杀伤光弹。弹炮装置旋回范围±160°，俯仰范围-17°~ +90°，最大瞄准速度 40°/秒，大瞄准加速度 50°/秒2，采用数字式交流调速随动系统，跟踪性能较好。“卡什坦”武器系统最鲜明的特点即是弹炮合一，作战时，“卡什坦”先使用防
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TJ391

【参考文献】