本文以某大口径牵引火炮为研究背景,应用有限元法研究了火炮发射炮弹过程的非线性结构动力学相关问题,为火炮系统的研究分析提供必要的理论与技术支持。系统阐述了牵引火炮系统的有限元建模策略与建模技术。分别介绍了CAE环境下几何模型创建与处理的特点。另外,介绍了复杂系统的有限元建模技术与方法及不同的有限元平台网格划分技术在火炮部件有限元建模时的应用。研究解决了带有混合膛线的身管有限元模型的建模方法。运用单截面二维网格分段扫描映射的方法创建了膛线身管有限元模型。考虑弹带部分的塑性变形,建立了弹炮耦合系统接触/碰撞有限元模型并进行了相关的计算。利用有限元的数据传递技术模拟并分析了身管受到自重弯曲情况下火炮发射弹丸的瞬态响应。研究了弹丸各项不均衡因素对侧向速度的影响。探讨了身管与摇架在不同的前后衬瓦间隙配合下的炮口响应情况,并进行了相应的分析。探讨了高平机等效刚度对炮口扰动响应的影响。根据非线性有限元结构动力学方程隐式与显式积分算法的各自特点,利用隐式显式混合运算的方法并将其应用于基于弹炮耦合的火炮发射有限元动力学仿真中。通过显式用户子程序的构建与子程序的数据传递衔接方式解决了弹丸膛内运动时期反后坐装置力学特性的施加。综合考虑所讨论的各项因素,建立了基于弹炮耦合的火炮动态非线性有限元模型,并根据混合计算方法对该有限元模型进行了动力学仿真计算。分析了弹丸膛内运动时导转力矩对火炮系统支撑部件动态响应的影响。上述工作为进一步深入研究揭示火炮系统发射机理以及影响弹丸出炮口起始运动状态的结构和物理因素打下了坚实的基础。