火炮高刚度上架的结构设计与分析+有限元模型(4)
（4）计算危险断面上的应力和变形。
在侧板垂直面上取截面，力 对断面的中性轴产生弯矩 。将力 分解成沿断面与垂直断面的二分力 和 。 引起剪切应力。 引起垂直拉伸应力。设 W 为断面的断面系数，A 为断面的面积，C为断面的中性轴的投影, 为断面的中性轴和力 之间的距离。
弯曲和拉伸的合成最大法向应力为：
剪应力为： τ]
常用合成主应力 计算，则： σ]
（5）校核危险断面强度和刚度。
当求出各种情况下危险断面上危险点的应力之后，即可校核危险断面强度和刚度：
弯曲和拉伸的合成最大法向应力：
剪切应力：
常用合成主应力 : σ]
许用应力[σ]为:
式中： —— 材料的屈服极限； n —— 安全系数。
或者取危险点的最大应力 计算实际安全系数 ：
实际安全系数应满足：
铸造上架的材料常用25CrMnSi，安全系数可取为2左右。在保证强度，减轻质量的同时，必须保证上架有足够的刚度。刚度不足，射击时会产生剧烈的振动，影响射击密集度。
1.3 有限元的研究现状及发展
1.4 本文的主要研究内容
本文根据火炮设计原理和上架设计方法，针对大口径车载炮的特点及其上架在设计中的要求，设计一款满足大口径车载炮需求的高刚度上架。文中主要通过有限元法对复杂载荷作用下上架位移、应力进行模拟计算和分析。主要包括以下几方面内容：
（1）火炮上架的工作原理和结构分析、受力分析；
（2）有限元法与有限元建模软件的学习，掌握HyperMesh软件网格划分和软件ABAQUS有限元分析；
（3）根据车载炮对上架设计的具体要求，合理安排上架空间，完成耳轴室、侧板、底盘设计和方向机、高低机等位置设计；
（4）运用HyperMesh对上架实体模型做前处理、网格划分，用ABAQUS做上架有限元模型的计算、分析；
（5）修改上架设计，对修改后模型进行有限元计算分析，满足设计要求，总结修改成效及其必要性。
2 上架的结构设计
上架设计要解决的主要问题是结构、强度和刚度的问题，其中主要的是结构问题。
上架设计是根据战术技术要求，通过结构设计确定上架的初步结构方案。在设计上架结构时，应广泛参考现有火炮的结构，加以分析比较，在此基础上结合车载炮对上架的要求改进创新，使新的上架设计合理。
上架的结构尺寸是直接受到火炮总体布置的支配，上架的结构和尺寸应满足和适应火炮总体布置的需求。在总体布置时就应考虑上架的结构和布置的合理性，否则会引起上架的结构和工艺复杂化以及增加全炮重量或上架刚强度不足等严重的缺陷。
上架支承着火炮起落部分，又与高低机、方向机、平衡机和防盾等部件连接，确定上架结构尺寸时必须全面考虑各部件与上架的相互关系。上架主要尺寸包括耳轴室的位置、耳轴中心至座圈中心间的距离，以及上架侧板的尺寸。这些尺寸可以根据对火线高、高低射界和方向射界的要求来决定。
上架设计的基本要求包括:
1) 要求足够的刚度、强度和稳定性。
2) 要保证一定的射击精度。
3) 重量轻、尺寸小，结构简单，工艺性好。
4) 要保证火炮瞄准简单、灵活、轻便，有足够的俯仰和回转范围，装填方便。
5) 使用、文护和修理简单方便。
2.1 上架空间布置
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