?信息技术?秦天柱,等?后坐力作用下某型车载榴弹炮车架结构响应分析
作者简介:秦天柱(1989-),男,安徽淮北人,硕士研究生,从事汽车结构有限元分析研究三
DOI :10.19344/ｊ.ｃnki.issn1671-5276.2017.05.040
后坐力作用下某型车载榴弹炮车架结构响应分析
秦天柱,周云波,张鑫磊,何源
(南京理工大学机械工程学院,江苏南京210094)
摘 要:为验证某型车载榴弹炮的车架在后坐力冲击下的结构性能,采用了有限元仿真方法对某型车载榴弹炮的车架进行了瞬态动力响应分析三利用三角波等效代替后坐力随相应时间变化的曲线,以此作为分析过程中冲击载荷的输入条件,分别在4种不同发射工况下进行了计算三得出最恶劣的作业工况下,车架最大应力为467.5MPa ,最大位移为5.7mm ,车架整体的刚强度能够满足使用要求,表明车架的结构设计合理,为某型车载榴弹炮结构设计提供了理论依据三
关键词:车载榴弹炮；车架结构；后坐力；三角波
中图分类号:TJ33 文献标志码:A 文章编号:1671-5276(2017)05-0156-04
Response Analｙsis of Frame Structure of Certain Tｙpe Trucｋ-Mounted
Hoｗitｚer Under Recoil Force
ＱIN Tianｚhｕ,ＺHOＵYｕnbo ,ＺHANG Xinlei ,HE Yｕan
(School of Mechanical Engineering ,Ｎanｊing Ｕniｖerｓity of Science and Technology ,Ｎanｊing 210094,Ｃhina )
Abstract :Thiｓpaper maｋeｓthe tranｓient dynamic reｓponｓe analyｓiｓof certain type trucｋ-mounted hoｗitｚer ｂy uｓing the finite -ele-ment method to checｋout itｓpropertieｓunder the ｓhocｋof recoil force.ln the proceｓｓof analyｓiｓ,the time -dependent curｖe of e-ｑuiｖalent triangle ｗaｖe inｓtead of the recoil force iｓregarded aｓthe impact load input condition ,then the reｓponｓe of itｓfinite ele-ment ｓimulation iｓcalculated in the conditionｓof 4different emiｓｓion angleｓreｓpectiｖely.lt comeｓto the concluｓion that the greateｓt ｓtreｓｓand maｘimum diｓplacement of the frame ｓtructure reach 467.5MＰa and 5.7mm in the moｓt ｓeｖere operating condition ,hoｗ-eｖer ,the ｓtiffneｓｓand ｓtrength of the ｗhole frame ｂody can ｓtill meet the reｑuirementｓand it indicateｓthat itｓｓtructure deｓign iｓreaｓonaｂle and it offerｓguidance for the deｓign improｖementｓ.
Ｋeｙｗords :trucｋ-mounted hoｗitｚer ；frame ｓtructure ；recoil force ；triangle ｗaｖe
０ 引言
现代高科技局部战争对火炮战略机动性和战术机动性要求越来越高,质量较轻二机动性好且能用军机运载的车载火炮系统便应运而生三所谓车载火炮就是将牵引火炮的回转部分与轮式军用车辆有机地结合起来,构成一种特殊主站装备机构,且在配置有供输榴弹机构二数字化火控系统等多项高新技术之后,其精度更高二威力更大二反应速度更灵敏[1]
三
车架结构的性能与车载榴弹炮的射击精度二结构稳定
性以及人员的安全性等综合性能密切相关三车载火炮在作战过程中,车架在承载车体的基础上还要承受部分后坐力的冲击,对于大口径的榴弹炮来说,产生的冲击破坏更为明显三某型车载榴弹炮是在新型军用越野汽车的底盘上进行综合地改进而设计的,为了给后续的设计提供指导建议,需要验证车架的刚强度等性能在榴弹发射的过程中是否满足要求三在这种情况下,进行后坐力的等效简化,并以此为输入载荷对车架结构的响应进行相关的计算分析三
１ 后坐力变化规律及试验验证
１.１ 后坐时的受力分析
车载榴弹炮系统在射击过程中,其受力和运动十分复杂三采取合理的简化和假设后,后坐过程的受力分析如图1所示三其中主动力为炮膛合力Ｆｐｔ以及作用在榴弹炮质心的全炮重力ｍｚｇ；榴弹炮系统受到的约束反力有地面给车轮和驻锄的垂直反力ＦＮＡ二ＦＮＢ以及地面对驻锄的水平反力ＦＴＢ；根据达朗贝尔原理,后坐部分运动在质心Ｇ上有惯性力Ｉ＝ｍｈd ｖ/d ｔ三
榴弹炮发射时的平衡力系由上述主动力二约束反力和
惯性力构成三得到的制退后坐力方程为:
ＦＲ＝Ｆｐｔ-ｍｈ
d ｖd ｔ
(1)
由此可见,在整个射击过程中,作用在榴弹炮上的后坐力ＦＲ是由炮膛合力Ｆｐｔ与后坐运动惯性力Ｉ＝ｍｈd ｖ/d ｔ构成的合力三
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