速射武器身管使用寿命相关参数影响分析

摘要

速射武器身管的使用寿命关系到作战人员的生命安全，因此研究身管使用寿命相关问题显得尤为重要。本文以某型号速射机枪为研究对象，充分考虑身管使用寿命相关参数对身管烧蚀量的影响，主要研究以下几点内容:
　　(1)本文在基于前人研究的基础上，探讨了身管的失效机理，分析身管失效的影响因素与失效标志，并且总结概括了几种身管烧蚀磨损计算的经验公式。
　　(2)以某型号速射机枪身管为研究对象，利用ANSYS软件建立全身管有限元模型，对身管发射过程中的瞬态温度场进行了数值模拟，考察了温度场的变化情况，通过模拟得到身管温度场的分布规律。
　　(3)在基于蒙特卡罗法、随机有限元法和灵敏度分析方法三方面的基础上，利用响应面法，经过多次蒙特卡罗模拟，得到了身管烧蚀量的输出值以及身管烧蚀量与身管尺寸参数和材料参数之间的灵敏度关联。
　　(4)基于正交试验设计的方法得到身管烧蚀量的实验数据，利用身管使用寿命相关参数对烧蚀量的影响，再根据神经网络和遗传算法，通过正交试验的试验数据和模拟结果作为训练数据训练神经网络，然后将神经网络代替模拟软件对烧蚀量进行预测，结合遗传优化算法进行参数的优化，通过对比优化前后的身管烧蚀量的数据结果，可以得出能够有效提高身管使用寿命的结论。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 相关问题国内外研究综述

1．2．1 身管寿命相关情况概述

1．2．2 身管温度场与应力场的国内外研究现状分析

1．3 关于身管烧蚀的国内外研究现状

1．4 身管延寿问题的研究现状

1．5 随机有限元的研究历史及现状

1．6 本课题研究的主要内容

2 身管失效机理及失效物理模型研究

2．1 身管失效机理分析

2．1．1 影响身管烧蚀的因素

2．2 身管寿命评判标准

2．2．1 一般标准

2．2．2 身管剩余寿命的检测

2．3 身管熔化烧蚀物理模型的建立

2．3．1 两个重要假设

2．3．2 单发身管熔化烧蚀理论

2．3．3 身管径向最大允许烧蚀磨损量

2．4 计算身管烧蚀磨损的方法

2．5 本章小结

3 典型武器身管温度场分析

3．1 概述

3．2 内弹道基本理论与模型

3．3 核心流基本模型与求解

3．4 有限元模型的建立

3．5 边界条件与参数计算

3．6 主要参数的计算

3．7 建立有限元模型

3．8 基本物理参数

3．9 有限元计算

3．10 温度场计算结果

3．11 本章小结

4 身管结构参数的灵敏度分析

4．1 随机有限元的各类常见方法

4．2 蒙特卡罗模拟

4．2．1 蒙特卡罗方法介绍

4．2．2 拉丁超立方抽样法

4．2．3 蒙特卡罗分析

4．3 基于响应面法的身管结构参数灵敏度分析

4．3．1 响应面法的介绍

4．3．2 基于响应面的身管灵敏度分析方法介绍

4．3．3 基于响应面法的身管灵敏参数的显式拟合

4．4 身管结构参数灵敏度分析

4．4．1 仅L1变化对烧蚀量影响分析

4．4．2 仅L3变化对烧蚀量影响分析

4．4．3 仅L6变化对烧蚀量影响分析

4．4．4 仅S变化对烧蚀量影响分析

4．5 本章小结

5 身管使用寿命相关参数的优化

5．1 概述

5．2 正交试验设计

5．2．1 正交表

5．2．2 正交试验过程

5．3 身管参数正交优化

5．4 神经网络

5．5 遗传算法

5．6 基于神经网络遗传算法的烧蚀量优化

5．7 其他改进身管寿命措施

5．8 本章小结

6 全文总结与研究展望

6．1 全文总结

6．2 论文创新点

6．3 研究展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和出版著作情况