身管可靠性分析及優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)子彈的初速、射頻等要求的提高，身管內(nèi)壁的燒蝕損傷越來(lái)越嚴(yán)重，對(duì)于身管的燒蝕壽命與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究變得十分必要。本文以某型號(hào)高射機(jī)槍為研究目標(biāo)，考慮身管參數(shù)的隨機(jī)性，利用隨機(jī)有限元的方法對(duì)其可靠壽命進(jìn)行分析，并以提高使用壽命為目標(biāo)對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾點(diǎn):
　　(1)針對(duì)某典型武器身管，根據(jù)已有的身管幾何模型，利用Hypermesh與ANSYS建立某型高射機(jī)槍的平面有限元模型并施加必要的邊界條

2、件和載荷，然后對(duì)該模型進(jìn)行熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)耦合分析，得到子彈發(fā)射過(guò)程中身管內(nèi)壁的溫度和應(yīng)力的分布;然后考慮身管材料參數(shù)和尺寸參數(shù)離散性的情況下，結(jié)合可靠性計(jì)算的方法，根據(jù)國(guó)軍標(biāo)的射擊規(guī)范得到了該型號(hào)身管的可靠壽命分布;
　　(2)針對(duì)某典型武器身管，先通過(guò)蒙特卡洛方法求解身管的燒蝕靈敏參數(shù)，并利用散布圖完成參數(shù)間相關(guān)關(guān)系的研究;利用求得的敏感參數(shù)采用改進(jìn)的響應(yīng)面法完成了身管燒蝕功能函數(shù)的構(gòu)建，然后進(jìn)行身管參數(shù)靈敏度的分析;
　

3、　(3)針對(duì)某典型武器身管，在得到身管燒蝕的功能函數(shù)之后，考慮到優(yōu)化中施加的約束:最大應(yīng)力、子彈初速、振動(dòng)頻率、尺寸約束，結(jié)合可靠性設(shè)計(jì)的理論，利用遺傳算法和高斯牛頓法完成了對(duì)身管燒蝕壽命的可靠性優(yōu)化;
　　(4)在完成該型號(hào)身管的可靠性分析與優(yōu)化的基礎(chǔ)之上，利用MATLAB與Excel的接口ExcelLink以及ANSYS和Excel的二次開(kāi)發(fā)接口，實(shí)現(xiàn)與MATLAB和ANSYS之間的數(shù)據(jù)傳遞，完成了身管熱壓耦合分析與優(yōu)化軟件的