反冲模拟试验系统动力学分析

摘要

反冲模拟试验系统最初应用在火炮缓冲器研究上，相较实弹发射，模拟试验系统只需要很小装药量，就可以实现与实弹发射近似的动态效果，在自动武器的研制中有着广泛的应用。模拟试验技术不仅可以模拟火炮射击时的动态力，还可以模拟出类似的强冲击力，例如冲压设备工作时的强振动、飞机着陆时起落架所承受的强冲击等。随着试验系统的技术要求日渐提高，以往的模拟试验系统无法满足现实应用，结构急需改进。本文在前人研究的基础上，分析试验系统工作原理及运动过程，引入新的方案，设计一套新型模拟试验系统，以满足现实应用中的新要求。
　　根据技术要求中的各项指标，在以往的结构基础上进行改进，设计出一套新的方案。试验系统在运行时能够实现一系列复杂动作来保证各项技术指标。依照结构方案完成模拟试验系统的三维建模，分别阐述各部件的结构特点，并从模拟试验中的动力加载过程、部件运动过程两部分详细说明系统如何实现工作要求，然后对系统的整体运行过程进行数学建模，再将数学模型编制成计算机程序导入数值分析软件MATLAB中，利用其强大的计算能力进行数值仿真。将仿真试验计算分为理想工况、单周期试验、多周期试验三组进行，得到的三组仿真结果数据相互对比研究用以评估试验系统的结构设计是否合理有效。
　　仿真数据对比研究表明，各项结果数据误差均在合理范围内，建立的试验系统动力学模型可靠，试验系统结构设计方案可行，对其他缓冲器的模拟试验具有一定的借鉴意义。

目录

声明

摘要

1．1．1 研究背景及依据

1．1．2 课题研究的意义

1．2 反冲模拟试验系统相关技术发展概况

1．3 主要研究内容

2 反冲模拟试验系统总体方案设计原理

2．1 反冲模拟试验系统设计基本原理及可行性

2．2 模拟试验常用动力加载方式

2．3 反冲模拟试验系统结构原理

2．4 本章小结

3 反冲模拟试验系统结构设计

3．1 模拟试验系统技术要求

3．2 几种试验系统结构方案研究

3．2．1 方案一对称布置的动力后坐试验装置

3．2．2 方案二冲量作用于炮口的仿真试验装置

3．2．3 方案三冲量作用于炮闩的模拟试验方案

3．3 模拟试验系统总体结构方案

3．4 反冲模拟试验系统结构组成

3．4．1 冲量发生器

3．4．2 小活塞组件

3．4．3 液压油缸组件

3．4．4 大活塞组件

3．4．5 锁紧组件

3．5 本章小结

4 反冲模拟试验系统的数学模型建立及求解

4．1 模拟试验系统受力分析

4．2 基于运动定律的理想工况后坐运动建模分析

4．2．1 牛顿第二运动定律简述

4．2．2 理想工况下试验系统后坐运动数学模型

4．3 试验系统工作周期内运动过程及建模分析

4．3．1 锁紧阶段系统动力学模型

4．3．2 冲量完成阶段系统动力学模型

4．3．3 解锁阶段系统动力学模型

4．3．4 随动后坐阶段系统动力学模型

4．3．5 复进阶段系统动力学模型

4．4 冲量发生器燃烧室内压力计算·基于内弹道公式

4．4．1 定容情况下火药气体燃烧规律

4．4．2 变容状态下火药气体燃烧规律

4．4．3 经典内弹道方程组

4．4．4 模拟试验系统燃烧室内压力变化

4．5 本章小结

5 模拟试验系统的动力学分析

5．2 数值方法仿真计算原理

5．3 模拟试验系统动力学仿真结果分析

5．3．1 试验系统理想工况下仿真结果分析

5．3．2 试验系统单周期仿真试验结果分析

5．3．3 试验系统理想工况与单周期仿真试验结果对比分析

5．3．4 试验系统五周期仿真试验结果分析

5．3．5 试验系统二十周期仿真试验结果分析

5．4 本章小结

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢