【摘 要】
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随着现代战争对子弹的初速、射频等要求的提高,身管内壁的烧蚀损伤越来越严重,对于身管的烧蚀寿命与结构优化设计的研究变得十分必要。本文以某型号高射机枪为研究目标,考虑
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随着现代战争对子弹的初速、射频等要求的提高,身管内壁的烧蚀损伤越来越严重,对于身管的烧蚀寿命与结构优化设计的研究变得十分必要。本文以某型号高射机枪为研究目标,考虑身管参数的随机性,利用随机有限元的方法对其可靠寿命进行分析,并以提高使用寿命为目标对其结构进行了优化设计,主要研究内容包括以下几点：(1)针对某典型武器身管,根据已有的身管几何模型,利用Hypermesh与ANSYS建立某型高射机枪的平面有限元模型并施加必要的边界条件和载荷,然后对该模型进行热力学与动力学耦合分析,得到子弹发射过程中身管内壁的温度和应力的分布；然后考虑身管材料参数和尺寸参数离散性的情况下,结合可靠性计算的方法,根据国军标的射击规范得到了该型号身管的可靠寿命分布；(2)针对某典型武器身管,先通过蒙特卡洛方法求解身管的烧蚀灵敏参数,并利用散布图完成参数间相关关系的研究；利用求得的敏感参数采用改进的响应面法完成了身管烧蚀功能函数的构建,然后进行身管参数灵敏度的分析；(3)针对某典型武器身管,在得到身管烧蚀的功能函数之后,考虑到优化中施加的约束：最大应力、子弹初速、振动频率、尺寸约束,结合可靠性设计的理论,利用遗传算法和高斯牛顿法完成了对身管烧蚀寿命的可靠性优化；(4)在完成该型号身管的可靠性分析与优化的基础之上,利用MATLAB与Excel的接口ExcelLink以及ANSYS和Excel的二次开发接口,实现与MATLAB和ANSYS之间的数据传递,完成了身管热压耦合分析与优化软件的设计与开发；
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