火炮设计理论

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出版者:北京理工大学出版社
作者:张相炎 编
出品人:
页数:337
译者:
出版时间:2005-2
价格:35.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787564004156
丛书系列:国防科工委“十五”规划教材
图书标签:
  • 军事
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  • 技术史
  • 军事史
  • 火炮
  • 武器工程
  • 火炮设计
  • 弹道学
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  • 火炮技术
  • 军事技术
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  • 机械工程
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具体描述

本书主要介绍火炮设计的基本概念、基本理论和基本方法,包括火炮设计理论的主要内容和发展、火炮系统分析与总体设计、火炮主要零部件(包括炮身、反后坐装置、自动机及炮架等)的设计理论和方法。

本书是高等院校火炮专业的专业教材,也可作为从事火炮设计、研究、生产、试验的科技人员的参考书。

经典力学在工程实践中的应用:从宏观到微观的桥梁 图书名称: 经典力学在工程实践中的应用:从宏观到微观的桥梁 作者: [此处可虚构一位资深工程师或学者的名字,例如:陈伟 教授/高级工程师] 出版信息: [此处可虚构出版社,例如:尖端科技出版社] --- 内容概述 本书旨在深入探讨经典力学原理在现代工程设计与分析中的具体应用,并着重强调理论基础与实际工程问题的紧密结合。我们摒弃了纯粹的数学推导堆砌,而是专注于如何运用牛顿定律、欧拉-拉格朗日方程、虚功原理以及材料力学中的基本概念,来解决从大型结构稳定到精密机械运动控制等一系列实际工程挑战。全书结构清晰,逻辑严密,力求为工程技术人员和高年级理工科学生提供一本既具理论深度,又兼具实践指导意义的参考书。 核心章节与重点内容 第一部分:基础理论的再认识与工程化表达(第1章至第3章) 第一章:工程中的理想化模型与误差分析 本章首先回顾了经典力学的基本公设,但重点转向“如何将复杂的真实世界转化为可计算的理想模型”。我们将讨论惯性系的选择、刚体假设的适用范围、以及在工程计算中对模型简化所引入误差的量化分析。内容涵盖了工程中常用的质点、线段、梁、板、壳等基本构件的理想化过程,并引入了不确定性分析的初步概念,强调工程设计中“足够精确”而非“绝对精确”的重要性。 第二章:静力学在复杂结构中的平衡分析 静力学不再被视为简单的受力平衡,而是深入到静定与静不定结构的判定与求解。重点在于建立精确的自由体图(Free Body Diagram, FFD)和完备的约束方程。本章详细阐述了桁架、框架结构以及复杂连接件在多载荷情况下的力流分析。特别辟出章节讨论了接触力学的入门概念,例如摩擦力的精确建模、局部压应力的分布,这对于连接设计(如螺栓连接、铆接)至关重要。 第三章:运动学与动力学的工程化描述 本部分侧重于描述和分析运动。我们详细讲解了刚体的空间运动描述(欧拉角、四元数),并将其应用于机械系统(如机器人手臂、车辆悬挂系统)的运动学解算。在动力学部分,重点聚焦于牛顿-欧拉方程在线性系统与非线性系统中的应用,特别是惯性力的计算与抵消策略,这直接关系到高速运转机械的平稳性与寿命。 --- 第二部分:材料响应与结构稳定性(第4章至第7章) 第四章:应力、应变与本构关系的工程实践 这是连接理论力学与材料科学的关键一章。我们详细分析了二维应力状态下的莫尔圆,并将其扩展到三维情况下的主应力概念。本章的核心在于本构关系的选择与应用:从最基础的线弹性模型(胡克定律)到屈服准则(Tresca, Von Mises)的工程选择。此外,还讨论了材料各向异性和疲劳载荷下的寿命预测模型,这对于评估长期服役结构的可靠性至关重要。 第五章:梁的挠度与超静定结构分析 梁理论是结构工程的基石。本章系统梳理了欧拉-伯努利梁理论及其适用边界,并引入了铁木辛柯梁理论来处理厚梁和层合材料梁的剪切效应。对于超静定结构,我们采用位移法和荷载法进行系统的分析,并重点介绍能量法(虚功原理)在复杂荷载和温度场影响下的结构位移计算中的高效性。 第六章:失稳——结构安全性的终极挑战 本章专门探讨屈曲现象,这是结构设计中必须避免的灾难性失效模式。我们从欧拉临界荷载公式出发,详细分析了不同边界条件下的柱子失稳特性。随后,深入探讨了板壳结构的屈曲问题,引入了非线性屈曲分析(如初始缺陷的影响)以及稳定裕度的确定方法。 第七章:振动基础与工程中的动态响应 结构动力学是现代工程设计不可或缺的部分。本章从单自由度系统(SDOF)开始,推导了自由振动与受迫振动的微分方程,重点讲解了振型分析和固有频率在避免共振中的核心作用。随后扩展到多自由度系统(MDOF),介绍了模态叠加法在复杂机械系统与建筑结构抗震分析中的应用。阻尼模型的选择与识别也是本章的实践重点。 --- 第三部分:进阶应用与数值工具的桥接(第8章至第10章) 第八章:接触与摩擦的复杂性 超越理想化的铰接点,本章聚焦于实际部件间的接触问题。讨论赫兹接触理论在轮轨接触、轴承设计中的应用。重点分析了摩擦的机理(滑动、滚动摩擦)及其对系统能量耗散和运动控制的影响。对于复杂接触面,引入了有限元分析中接触单元的建立与求解策略。 第九章:连续介质力学的工程化前沿 本章将经典力学扩展到更广义的连续介质范畴。讨论粘弹性、粘塑性材料(如聚合物、高温合金)的动态响应。引入断裂力学的基本概念——应力强度因子(Stress Intensity Factor, SIF)和断裂韧性,用以评估材料中裂纹的扩展风险,这是评估在役结构寿命的关键工具。 第十篇:从解析到数值:工程力学求解范式的转变 本章不教授具体的软件操作,而是从理论层面解析现代工程仿真工具(如有限元法, FEM)的力学基础。讲解离散化过程如何将连续场问题转化为代数方程组,以及如何评估数值解的收敛性与网格依赖性。通过对比解析解与数值解的异同,帮助读者批判性地使用仿真结果,真正理解“力学”在软件背后的驱动作用。 本书的特色 本书的最大特色在于其“工程应用导向”。我们严格遵循物理世界的客观规律,但始终将理论知识锚定在可测量的、可实现的工程目标上。书中配有大量的案例分析(如桥梁的疲劳寿命评估、高速机床的振动抑制设计、火箭发射过程中的气动弹性初步考量),这些案例均是基于经典力学原理推导得出结论,而非直接套用商业软件的黑箱结果。我们强调的不是计算的复杂性,而是对物理机制的深刻洞察力。通过系统的学习,读者将能够独立构建、求解并验证工程系统中的力学模型,从而真正掌握解决实际问题的核心能力。

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作为一名对武器系统有着长期关注的读者,我曾阅读过不少关于火炮的书籍,但《火炮设计理论》无疑是其中最令我印象深刻的一本。它不仅仅是一本介绍性读物,更是一本能够引导读者深入思考的理论著作。我尤其欣赏作者在讲解过程中所展现的严谨的逻辑和清晰的思路。书中对膛壁结构和应力分析的部分,让我受益匪浅。我之前总是好奇,为何炮管如此厚重,而作者则通过详细的力学计算和有限元分析的原理,向我们展示了炮膛所承受的巨大压力,以及设计人员如何通过优化炮管的截面形状、材料选择来保证其在承受反复高压冲击下的结构完整性。这一点,对于理解火炮的可靠性和安全性至关重要。我之前一直觉得火炮就是一个简单的“管子”,但这本书让我意识到,它是一个极其复杂的工程结构,每一个细节都经过了精心的设计和计算。此外,书中对炮尾和闭锁机构的设计也有深入的探讨。这些看似不起眼的部件,却是保证火炮安全、高效运作的关键。我明白了,炮闩的开启和闭合,以及药室的密封,都是需要克服巨大的机械力和热应力的,而这些设计都蕴含着精密的机械原理和工程智慧。

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我必须说,《火炮设计理论》这本书的结构安排和内容深度,远远超出了我的预期。我原以为会是一本偏向工程手册式的读物,充斥着各种计算公式和技术表格,但实际拿到手后,我发现它更像是一本严谨的学术著作,却又不会让非专业读者望而却步。作者在开篇就为我们搭建了一个扎实的理论基础,从基础的能量守恒定律、动量定理,再到热力学和气体动力学,这些物理学中最基本却又最核心的概念,被巧妙地融入到火炮设计的语境中。我尤其喜欢书中对火药燃气动力学那一章的阐述。它详细地解释了火药在膛内燃烧过程中能量的释放、转化过程,以及高温高压燃气如何推动弹丸加速。作者通过引入一些简化的模型,让我们能够理解那些复杂的流动和传热过程,而无需成为流体力学或热力学领域的专家。让我感到惊喜的是,书中还涉及到了材料科学的知识,比如不同合金材料在承受高温高压冲击下的性能表现,以及如何选择合适的材料来保证火炮的可靠性和使用寿命。这一点非常重要,因为火炮不仅仅是一个结构件,它是一个要在极端环境下工作的复杂系统。此外,书中关于炮膛设计的部分,对膛线的设计、以及膛线对弹丸稳定性的影响,都有着非常深入的分析。我以前只是觉得膛线是为了让炮弹旋转,但读了这本书才知道,膛线的螺旋角度、深度,甚至制造精度,都对弹丸的弹道稳定性有着极其重要的影响,这直接关系到火炮的精度。

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坦白讲,我是一个对军事装备充满好奇但技术背景相对薄弱的爱好者。在接触《火炮设计理论》之前,我对于火炮的运作原理,尤其是那种“为什么它能发射这么远的距离”以及“为什么会产生那么大的后坐力”等问题,总是感到模糊。这本书,恰恰填补了我知识上的空白,而且是以一种非常令人信服的方式。作者并没有一开始就抛出大量的专业术语,而是从最基础的物理概念入手,比如牛顿运动定律,来解释火炮工作的基本原理。我特别欣赏书中对动量守恒定律在后坐力抑制方面的应用分析。书中细致地讲解了如何通过设计不同类型的炮口制退器、驻退机来吸收和分散后坐力,以减小对炮身和射击平台的影响。这些设计,在我看来,就像是一种精妙的物理“魔法”,而这本书则为我揭示了魔法背后的科学原理。我之前一直觉得后坐力是一个很难解决的问题,但读了这本书,我才了解到,通过巧妙的工程设计,它可以被有效地控制和管理。另外,关于弹丸的结构设计,书中也有非常详细的探讨。不仅仅是弹丸的形状,还有其内部装药的设计,以及如何通过装药量的调整来控制弹丸的射程和威力。我之前一直认为弹丸就是一个简单的金属块,但现在我明白了,它同样是一个需要精密计算和设计的工程产品,它的效率和威力,都与内部的材料和结构息息相关。

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《火炮设计理论》这本书,以一种我从未预料到的方式,点燃了我对工程学和武器设计的热情。我原以为会是一本枯燥的教科书,但实际阅读后,我发现它充满了智慧和启迪。我尤其喜欢书中对炮弹药的化学原理和能量释放机制的探讨。虽然本书的核心是火炮本身的设计,但对弹药的理解同样至关重要,因为它们是协同工作的。作者并没有深入到复杂的化学反应方程式,而是用通俗易懂的方式,解释了火药燃烧过程中能量的释放速度、燃气产生的温度和压力,以及这些参数如何影响弹丸的初速度和射程。我之前一直以为火药就是一个简单的爆炸物,但现在我明白了,不同类型的火药,其燃烧特性是截然不同的,而这些差异,正是为了满足不同射击需求而进行的精心设计。书中关于弹道修正和瞄准系统的设计,也让我大开眼界。我之前总以为瞄准就是简单的“指哪打哪”,但这本书让我了解到,现代火炮的瞄准系统是多么的复杂和精密,它需要实时地考虑各种外部因素,并进行精确的计算和修正。

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作为一名对机械制造充满好奇的读者,《火炮设计理论》这本书为我打开了一个前所未有的视角。我之前一直对火炮的制造工艺感到好奇,而这本书,恰恰满足了我的求知欲。我尤其喜欢书中对炮管制造过程的详细描述,从原材料的选择、热处理、锻造、冷锻、到膛线的加工和精加工,每一个环节都充满了精密的工艺和严格的质量控制。我之前一直以为炮管就是简单地用车床钻孔,但现在我明白了,制造一根高质量的炮管,需要多么复杂的工艺和精湛的技术。书中还对火炮的其他关键部件,比如炮尾、炮架、反后坐装置等,都进行了详细的介绍,让我了解了它们是如何协同工作的,以及在设计和制造过程中需要考虑哪些关键因素。我特别欣赏书中对“冗余设计”和“故障排除”的讨论。在军事装备领域,可靠性是至关重要的,而作者则向我们展示了,设计人员是如何通过引入冗余设计,来提高火炮的故障容忍度,以及如何通过精密的故障诊断系统,来及时发现和排除潜在的问题。

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这本书简直是打开了我对火炮设计领域认知的一扇新大门。我一直对军事科技,尤其是那种能够远程投射强大力量的武器系统有着浓厚的兴趣,但市面上相关的书籍大多流于表面,要么是介绍历史,要么是罗列技术参数,很少能深入到设计原理层面。当我拿到《火炮设计理论》时,我抱着试一试的心态翻开了它。没想到,这本书的内容比我想象的要丰富得多,也深刻得多。它并没有直接给我一堆公式和图纸,而是从最基础的物理原理入手,层层递进地讲解了火炮设计的核心要素。比如,书中对弹道学的部分我就花了非常多的时间去理解。它不仅仅是计算一个抛物线那么简单,而是细致地阐述了膛口初速、空气阻力、风力、甚至地球自转对弹道的影响,并且是如何在设计阶段就将这些因素纳入考量的。我印象最深的是,作者并没有回避那些复杂但至关重要的数学模型,而是用非常清晰的逻辑和循序渐进的方式来引导读者。当我看到书中关于膛壁强度计算的部分,我才明白为何火炮的炮管如此粗壮,以及其中蕴含的材料科学和力学知识是多么的精妙。它不仅仅是一个简单的管子,而是一个需要承受巨大膛压而不至于爆炸的精密工程。书中的插图和示意图也起到了至关重要的作用,它们将那些抽象的理论具象化,让我更容易理解那些复杂的力学关系和结构设计。我尤其喜欢作者在讲解某个设计决策时,会追溯到其背后的物理原理和工程权衡,这让我能更深刻地理解为什么火炮要这样设计,而不是那样设计。它不仅仅是知识的传递,更是一种思维方式的培养,让我能够从更宏观的视角去审视火炮的整体设计。

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这本书给我带来的震撼,不仅仅在于知识的获取,更在于思维的启发。《火炮设计理论》以一种非常独特的方式,让我得以窥探火炮设计的宏观世界。我尤其喜欢书中关于火炮发展趋势和未来展望的探讨。虽然本书以“理论”为名,但作者并没有停留在过去的成就上,而是对未来火炮的发展进行了深入的思考。我之前总觉得火炮的设计已经达到了一个相对成熟的阶段,但读了这本书,我才意识到,随着科技的不断发展,火炮的设计依然有着巨大的潜力。书中提及的一些概念,比如电磁炮、激光炮等,虽然目前还处于研发阶段,但它们所展现出的未来发展方向,以及对传统火炮设计的挑战,都让我感到非常兴奋。作者通过分析当前火炮设计的局限性,以及新技术的潜在优势,为我们勾勒出了火炮设计未来的发展蓝图。这一点,让我对这个领域充满了期待,也让我更加坚信,工程学的魅力是无穷的。

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这本书让我对火炮这个曾经只存在于电影和历史书中的“大家伙”,有了全新的认识。《火炮设计理论》不仅仅是技术参数的堆砌,更是一种对工程智慧的赞颂。我特别喜欢书中关于火炮口径、身管长度与射程、威力之间关系的深入分析。作者通过结合弹道学和能量转化原理,向我们展示了这些基本参数是如何相互影响的,以及设计人员是如何通过调整这些参数来优化火炮的性能。我之前一直觉得,口径越大,威力就越大,射程就越远,但这本书让我明白了,事情远没有那么简单。身管的长度、膛线的缠度、火药的装药量,以及弹丸的空气动力学设计,都对火炮的整体性能起着至关重要的作用。作者还对不同类型火炮的设计思路进行了对比分析,比如榴弹炮、加农炮、迫击炮等,让我能更清晰地看到它们各自的设计特点和适用场景。这种对比,让我对火炮的设计多样性和工程的灵活性有了更深的理解。

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这本书所提供的视角,是我在其他任何与火炮相关的读物中都未曾发现过的。它不仅仅是机械层面的介绍,更是一种系统性的思维训练。我尤其喜欢书中对火炮射击精度影响因素的全面分析。它不仅仅局限于弹道学,而是将视角延伸到了火炮本身的制造公差、火炮的磨损程度、甚至炮兵阵地的稳定性等方方面面。我之前一直以为,火炮的精度主要取决于炮弹本身的质量和射击的角度,但读了这本书,我才意识到,炮身制造的微小偏差,炮管的变形,炮塔的晃动,甚至是火炮在射击过程中产生的细微振动,都可能对射击精度产生显著的影响。作者通过引入统计学和误差分析的原理,向我们展示了如何量化这些影响,并如何在设计和制造过程中尽量减小它们的负面作用。我特别欣赏书中对“设计极限”和“工程权衡”的讨论。任何设计都不是完美的,火炮的设计更是如此。作者向我们展示了,在追求射程、威力、射速的同时,设计人员需要如何在成本、重量、复杂性、可靠性等多个方面做出艰难的权衡。

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《火炮设计理论》这本书,以一种引人入胜的方式,将复杂的工程原理呈现给了读者。我最欣赏的地方在于,作者能够将那些抽象的理论概念,与实际的火炮设计紧密联系起来。我尤其喜欢书中关于火炮射击循环的详细解析。我之前一直以为,火炮就是一个“装弹、发射、再装弹”的过程,但这本书让我明白了,这个循环中包含着多少精密的机械动作和复杂的逻辑控制。从弹丸的装载、炮闩的闭合、击发的瞬间,到炮弹的飞行、炮尾的后坐和复进,每一个环节都充满了工程上的挑战和智慧。作者通过图文并茂的方式,向我们展示了这些动作是如何实现的,以及在设计过程中需要考虑哪些关键因素,比如装弹的效率、闭锁的可靠性、以及后坐力的吸收和复进的平稳性。这一点,对于我理解火炮的整体运作效率和战场生存能力,起到了非常重要的作用。

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