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大口径火炮射击过程中的结构强度问题是火炮轻量化设计中的重点研究课题,随着计算技术和有限元法的发展,冲击载荷作用下的火炮结构强度研究有了新的技术途径。本文对某大口径轻量化牵引火炮及车载炮进行结构动强度设计与研究。基于结构动力学非线性有限元理论,对初步确定的火炮结构总体布局及参数进行结构动力学分析,并进行了火炮结构动力学修改与结构动力响应优化匹配设计研究。本文主要工作有：(1)综述了大口径轻量化火炮、非线性有限元法及结构动强度设计的发展现状；研究了复杂结构系统动力学有限元建模技术；阐述了结构动力学非线性有限元的数值解法。为火炮系统发射动力学有限元建模及分析奠定坚实的理论基础。(2)建立了某大口径轻型牵引炮刚柔耦合动力学非线性有限元模型,重点模拟了该轻型炮射击过程中下架、后大架及连接销轴间的动态接触过程。计算获取了该轻型炮四种射击工况下的下架、后大架及连接销轴的动态应力分布规律,较方便且精确地获取了在火炮射击试验中亦难以测量获取的连接结构处的孔边接触应力值。(3)建立了某大口径车载炮系统动态非线性有限元模型,计算获取了该车载炮系统二种极限射击工况下的结构件相关受力、运动特性及结构动态应力等数据。数值计算结果可为初步设计阶段的车载炮结构总体布局方案的确定、结构关键部位布置及参数选取、构件选材及架体结构轻量化设计等提供有力的技术支撑。(4)通过动力学非线性有限元分析发现轻型炮下架及车载炮车架结构设计方案中存在着薄弱环节,并对下架及车架局部结构进行了改进设计。结构动力模型修改计算表明：各改进设计结构的动态应力值明显降低,结构改进方案较为合理。(5)研究了液压件等效刚度变化对车载炮结构强度的影响规律。并针对上架结构应力与大架油缸力值响应相互冲突的问题,基于Pareto最优解概念,对车载炮进行结构动力响应优化匹配设计。研究成果可为车载炮结构设计方案的选择提供参考依据。本文中大口径火炮结构动强度设计与研究对指导某火炮结构设计具有重要的工程应用价值,且分析思路和设计方法在其他机械结构动强度设计中亦具有通用性。