基于Timoshenko梁理论的枪口振动灵敏度分析及优化

摘要

为了评估弹丸/身管参数对枪口振动的影响,减小枪口扰动,基于Timoshenko梁理论以及传递矩阵法建立了射击过程中枪管振动模型与计算方法,以某5.8 mm口径步枪为研究对象,定量分析了枪口振动特性,分析结果与实验结果基本一致。选取了关键参数(枪管横截面积、枪管密度、枪管弹性模量、膛线深度、膛线缠角、弹丸质量、坡膛锥角和弹丸质量偏心)进行灵敏度分析,得到了枪管以及弹丸结构参数对枪口振动以及枪管模态的影响。并以弹丸出膛时的枪口振动位移和枪口振动速度为目标,采用逐层优化方法得到一组优化值,优化后的枪口垂直方向位移值为0.0731 mm,比初始值0.0775 mm降低了5.8%,枪口速度值为386.97 mm/s,比初始值412.68 mm/s降低了6.23%。