火炮与自动武器动力学

第1章 概述 1

1.1 火炮与自动武器发射过程 1

1.2 火炮与自动武器动力学的分析方法 2

1.2.1 质点动力学及质量替换方法 3

1.2.2 多体系统动力学分析方法 3

1.2.3 有限元分析方法 4

1.3 火炮与自动武器动力学的应用范围 5

第2章 动力学基础 7

2.1 质点系统动力学 7

2.1.1 基本概念 7

2.1.2 质点系统动力学基础方程 13

2.2 多体系统动力学基本理论 21

2.2.1 多刚体系统动力学 21

2.2.2 多柔体系统动力学 32

2.2.3 碰撞与接触的处理方法 39

2.2.4 数值求解算法 45

2.3 有限元方法基本理论 48

2.3.1 有限元方法的基本原理 48

2.3.2 非线性结构动力学有限元基本理论 55

第3章 自动机动力学 64

3.1 常规自动机运动特性估算 64

3.1.1 火药气体作用终了时自动机运动诸元 64

3.1.2 后坐时期自动机运动诸元 70

3.1.3 复进时期自动机运动速度 73

3.1.4 自动武器射击频率 74

3.1.5 自动机运动诸元估算实例 74

3.2 常规自动机动力学分析 76

3.2.1 机构运动微分方程 76

3.2.2 机构传速比 84

3.2.3 机构传动效率 91

3.2.4 机构撞击处理 98

3.2.5 典型武器自动机运动计算 116

3.3 浮动自动机动力学分析 121

3.3.1 浮动自动机简介 121

3.3.2 浮动自动机运动微分方程 126

3.3.3 浮动自动机运动微分方程的求解 134

3.3.4 典型浮动自动机动力学计算实例 135

第4章 火炮与自动武器多体系统动力学 145

4.1 火炮与自动武器多体系统动力学分析步骤与方法 145

4.1.1 火炮与自动武器多体系统动力学分析步骤 145

4.1.2 研究对象的分析、简化与假设 145

4.1.3 物理建模和数学建模 147

4.1.4 多体系统动力学求解及结果分析 147

4.1.5 模型的校核、验证和确认 148

4.1.6 基于多体系统动力学的优化分析 148

4.2 模型参数获取 148

4.2.1 模型物理参数获取 149

4.2.2 模型载荷参数获取 153

4.2.3 模型运动参数获取 156

4.3 火炮与自动武器多体系统动力学仿真 162

4.3.1 火炮与自动武器主要工作载荷分析 162

4.3.2 枪械多体系统动力学仿真 172

4.3.3 自行火炮多体系统动力学仿真 178

4.3.4 自动武器刚柔耦合动力学仿真 181

4.3.5 人枪系统多体动力学仿真 188

4.4 火炮与自动武器系统优化设计方法 194

4.4.1 火炮与自动武器系统动力学优化的一般过程 194

4.4.2 自行火炮动力学优化设计 195

第5章 火炮与自动武器动力学有限元方法 200

5.1 火炮与自动武器有限元分析一般过程 200

5.1.1 分析对象及简化模型 200

5.1.2 建立有限元分析模型 201

5.1.3 递交分析 205

5.1.4 评价分析结果 205

5.2 火炮动力学问题的有限元方法 206

5.2.1 自行火炮复杂结构有限元建模策略 206

5.2.2 模型简化 207

5.2.3 部件结构有限元建模 208

5.2.4 部件连接关系建模 210

5.2.5 力与约束条件的施加 213

5.2.6 计算过程 215

5.2.7 计算结果及分析 215

5.3 自动武器动力学问题的有限元方法 218

5.3.1 机枪有限元模型建立 219

5.3.2 机枪模态分析 223

5.3.3 机枪枪口响应分析 227

5.4 基于有限元的自动武器稳健优化设计 231

5.4.1 自动武器稳健优化设计原理 231

5.4.2 自动武器稳健优化设计实例 237

第6章 射击稳定性和射击密集度 241

6.1 射击稳定性分析 241

6.1.1 火炮射击稳定性的概念 241

6.1.2 基于动力学仿真的射击稳定性分析方法 244

6.2 武器射击密集度分析方法 247

参考文献 252

索引 254

本书应用现代力学方法描述火炮与自动武器发射的物理过程,重点论述火炮与自动武器动力学新理论和方法，突出“概念”，“问题简化方法”及“模型与建模方法”，并且将动力学仿真分析的实例融入全书当中，使读者掌握分析研究火炮与自动武器动力学问题的基本方法与过程，具有自主解决火炮与武器动力学问题的能力。
全书共分为六章。第一章论述了火炮与自动武器发射过程，火炮与自动武器动力学研究采用的主要研究手段、方法及应用范围。第二章论述了动力学分析基础理论，包括质点系统动力学基本方程、多体系统动力学基本理论及有限元基本理论等内容。第三章结合武器自动机工作过程中的特点，论述了常规自动机运动特性估算、常规自动机动力学理论与方法及浮动自动机建模与求解方法，并给出了应用实例。第四章以火炮与自动武器多体系统为对象，论述了动力学模型建立中的基本原则、建模方法、模型参数获取方法及武器多体动力学仿真的应用实例。第五章论述了有限元基本知识、一般过程与方法，火炮与自动武器发射动力学有限元模型、方法及实例。第六章论述了武器发射时的射击稳定性和射击密集度分析方法，包括稳定性描述和判定、影响密集度因素分析、射击精度仿真方法等内容。
本书对于从事武器科研与生产的工程技术人员，是一本实用的参考书，也适合于火炮与自动武器专业本科生和研究生使用。