●前言
第1 章 緒論 1
1.1 火炮時變力學研究的目的和意義 1
1.1.1 火炮發射過程的主要特征 1
1.1.2 火炮時變力學研究的重要意義 2
1.2 火炮時變力學的國內外研究現狀 4
1.2.1 時變力學 5
1.2.2 火炮發射過程中的時變效應 8
1.2.3 主要研究趨勢 9
1.3 火炮時變力學的主要研究內容 10
1.3.1 火炮時變力學建模理論與方法 10
1.3.2 火炮時變模態特性 10
1.3.3 火炮時變力學數值計算方法 11
1.3.4 火炮時變力學特征的實驗測試技術 11
第2 章 移動載荷沿梁大位移運動繫統的時變力學 12
2.1 移動載荷沿梁大位移運動繫統的時變力學方程 12
2.1.1 移動力沿梁大位移運動繫統的時變力學方程 12
2.1.2 移動質量沿梁大位移運動繫統的時變力學方程 14
2.1.3 移動彈簧-質量沿梁大位移運動繫統的時變力學方程 16
2.2 變截面離散技術 18
2.2.1 按直線規律變化的變截面梁 19
2.2.2 按拋物線規律變化的變截面梁 21
2.3 移動載荷沿梁大位移運動繫統的時變力學特征規律 22
2.3.1 移動載荷沿簡支梁大位移運動繫統的時變力學數值模擬 23
2.3.2 移動質量沿懸臂梁大位移運動繫統的時變力學響應規律 24
2.4 移動質量沿梁大位移運動時變力學實驗繫統及實驗測試研究 28
2.4.1 實驗繫統總體方案設計 28
2.4.2 實驗繫統關鍵部件設計及分析 29
2.4.3 測試繫統方案設計 34
2.4.4 移動質量滑板與懸臂梁滑軌之間的時變間隙實驗測試 37
2.4.5 移動質量沿懸臂梁大位移運動的時變特征實驗測試 42
第3 章 火炮時變力學數值計算方法 44
3.1 不協調時數值計算方法 44
3.1.1 位移和速度的插值逼近算法 44
3.1.2 不協調時算法的精度和穩定性 57
3.1.3 數值算例 60
3.2 高精度時離散方法 69
3.2.1 離散方法 70
3.2.2 算法的穩定性分析 71
3.2.3 算法的精度分析 78
3.2.4 數值振蕩的抑制方法 81
3.2.5 數值算例 83
3.3 時數值計算方法 85
3.3.1 Euler-Bernoulli 梁的時空域離散 85
3.3.2 移動質量作用下Euler-Bernoulli 梁的離散 89
3.3.3 移動質量作用下梁的振動數值分析 91
3.4 顯式與隱式交叉的直接積分方法 93
3.4.1 隱式不協調時間伽遼方程 93
3.4.2 顯式預報-校正方法 95
3.4.3 精度和穩定性分析 97
3.4.4 數值算例 100
3.5 時變力學並行算法實現 102
3.5.1 並行算法 102
3.5.2 網絡集群環境 104
3.5.3 並行計算算例及效率分析 104
第4 章 炮身大位移運動繫統時變模態分析 109
4.1 動力剛度矩陣法 109
4.1.1 動力剛度矩陣 109
4.1.2 Wittrick-Williams 算法 111
4.1.3 動力剛度矩陣法法的對比 113
4.2 移動質量作用下彎曲梁的時變固有頻率分析 115
4.2.1 Euler-Bernoulli 梁動力剛度矩陣 115
4.2.2 移動載荷引起的附加動力剛度矩陣 118
4.2.3 移動載荷沿梁運動的模態特性 118
4.3 移動質量與懸臂梁間隙對固有頻率特性的影響分析 122
4.3.1 時變間隙模型 122
4.3.2 固有頻率數值計算及分析 126
4.3.3 實驗測試及結果分析 130
4.4 軸向變速運動彎曲梁的固有頻率分析 135
4.4.1 軸向變速運動彎曲梁的控制微分方程 136
4.4.2 軸向變速運動彎曲梁的動力剛度矩陣 138
4.4.3方程 141
4.4.4 固有頻率數值計算 142
4.5 炮身邊界條件辨識 146
4.5.1 法的炮身邊界條件辨識模型 147
4.5.2 炮身邊界條件辨識的實驗測試 149
4.6 炮身大位移後坐繫統的時變固有頻率分析 150
4.6.1 炮身大位移後坐的動力剛度矩陣 151
4.6.2 時變固有頻率分析 151
第5 章 炮身模擬後坐繫統二維時變力學 156
5.1 移動剛體沿支撐梁大位移後坐繫統的時變力學模型 156
5.1.1 移動剛體沿支撐梁運動繫統的控制微分方程 157
5.1.2 移動剛體引起的附加繫數矩陣 159
5.2 移動梁沿支撐梁大位移運動的時變力學模型 161
5.2.1 軸向變速運動彎曲梁的移 161
5.2.2 移動梁作用下支撐梁的時變力學模型 163
5.3 半密閉爆發器模擬載荷建模 165
5.3.1 半密閉爆發器結構分析 165
5.3.2 模擬後坐時的載荷建模 165
5.4 數值計算及分析 169
5.4.1 標準算例及對比分析 169
5.4.2 某火炮炮身模擬後坐繫統時變力學數值計算及分析 170
5.5 炮身模擬後坐實驗繫統及實驗測試 173
5.5.1 總體方案設計 173
5.5.2 測試繫統方案設計 175
5.5.3 密閉爆發器裝藥方案設計 175
5.5.4 炮身模擬後坐繫統模態特性實驗研究 177
5.5.5 炮身模擬後坐繫統時變特征實驗研究 182
第6 章 火炮發射過程炮身後坐繫統三維時變力學 188
6.1 火炮發射過程炮身後坐繫統時變力學建模理論 188
6.1.1 搖架三維結構方程 188
6.1.2 炮身三維結構方程 191
6.1.3 炮身與搖架耦合運動引起的附加繫數矩陣 193
6.1.4 發射載荷作用下炮身大位移後坐時變力學建模 196
6.1.5 炮身後坐三維時變力學數值算法及實現 197
6.1.6 數值計算及結果分析 203
6.2 火炮發射過程炮身大位移後坐時變力學試驗測試 204
6.2.1 炮身在不同後坐位置的模態特性測試 204
6.2.2 火炮運動的高速攝影測試原理與測試誤差分析 206
6.2.3 火炮發射過程炮身後坐的時變特征試驗測試及分析 211
參考文獻 213
