牵引火炮非线性有限元隐式动力学分析

研究牵引火炮全发射过程非线性结构动力学有限元建模和分析中的关键问题。建立了某牵引火炮含身管与摇架导轨之间大位移滑动接触的非线性结构动力学有限元模型，运用隐式时间积分动力学方法模拟了该炮发射的后坐一复进过程，获得了炮架关键部位应力、应变和位移的瞬态响应，计算结果与实验测试结果基本一致。研究表明：该文的建模原理和数值模拟策略突破了火炮全发射过程总体结构动态应力分析的瓶颈。利用该文方法可以进一步研究火炮发射时的动态刚强度、冲击振动、结构动态稳定性等问题。     

炮架动力计算的一种力学模型

一、引言 现代火炮设计要求研究火炮振动和对炮架强度作动力计算。此时,若仍将炮架看成固定不动的刚体系统就不适宜了。然而,若将炮架视为复杂的动力学系统,既考虑各部件的运动,又考虑它们的弹性,则又过于繁杂,也不切合工程问题求解的要求。本文介绍一种力学模型,将炮架当作几个刚体组成的弹性系统(刚体之间连接部位的弹性可通过实验测定,确定其弹性常数),也就是说将火炮当作集总参数系统。据此,应用拉格朗日(Lagrange)方     

悬索管道跨越结构静动态有限元仿真

对大型悬索管道跨越结构静动态分析方法进行了系统的研究,以某悬索管道跨越结构设计方案为背景,按照实际结构特点,应用大型有限元分析软件ANSYS建立了三维有限元模型.对有限元计算模型进行静力、模态和风振反应的有限元分析.结果表明:静力计算中,悬索管道跨越结构各构件处于较低的应力状态.模态分析中,得到了结构的前二十阶固有频率.在模态分析的基础上,进一步对管桥进行风振分析.动态分析结果表明,结构加速度响应曲线与输入的数据趋势类同,主索上的应力响应峰值比较小,管桥的应力响应峰值明显增大.     

某轻型车载火炮架体在后坐阻力作用下的响应分析

为校核车栽火炮的结构稳定性,该文以某轻型车载火炮的后坐阻力计算结果为结构的动态载荷.用有限单元法分析了架体结构在极限射角状态的模态,再用模态叠加法分析了结构动态响应.结果显示架体动态响应最大应力为620 MPa,最大位移为6.2 mm,能够满足使用的刚强度要求,表明架体结构整体设计是合理的,这些为结构的设计提供了理论依据.     

基于BP神经网络模型的磨床部件动态灵敏度分析

利用ANSYS的APDL语言建立磨床部件的参数化模型，计算出磨床部件的动态特性，快速采用得到BP神经网络模型的学习样本，建立基于BP神经网络的动态分析模型，将磨床部件结构参数与其动态特性之间的关系反映为神经网络模型的网络输入与网络输出之间的数学关系，从而方便地，快速地对磨床部件进行了动态灵敏度分析，结果表明，在BP神经网络模型上进行磨床结构优化要比在有限元模型上方便，快速，该方法特别适用于对大型复杂结构的优化设计计算。     

军用载物箱跌落姿态行为仿真研究

为研究某军用载物箱标准姿态跌落行为下的动力响应问题，通过仿真分析进行包装系统性能评估，为结构优化提供数据支撑，并与假想姿态跌落行为进行对比仿真试验，分析响应结果的差异性，确认仿真分析中标准姿态跌落建模的重要性。采用Hypermesh联合LS-Dyna集成建模思想，对不同姿态跌落工况进行有限元仿真分析，获得包装系统各部位应力云图及内置物响应加速度曲线。在标准姿态下，面与棱跌落过程中系统最大应力均未超过对应材料屈服强度，角跌落过程中，箱体最大应力76.654 MPa明显超过材料屈服强度；与标准姿态对比，假想姿态下棱与角跌落过程中系统最大应力、响应加速度峰值及力响应时刻均存在不同程度的偏差。载物箱以标准姿态进行面与棱跌落测试时结构不会发生强度破损；角跌落时，存在破损风险，需进行结构优化。为提高包装系统跌落仿真结果的准确性，以标准跌落姿态搭建有限元仿真模型是十分必要的。     

复合材料身管三维瞬态热结构耦合分析

该文针对火炮发射时高温高压火药气体瞬态冲击作用对复合材料身管的影响,进行复合材料身管三维瞬态热结构耦合分析.基于有限元分析方法(FEM),建立了复合材料身管三维有限元模型;采用直接耦合法进行求解,获得复合材料身管在发射条件下温度场和身管动态应力的变化规律.分析结果表明:高温高压的火药气体引起较大的瞬间热应力,这种瞬间热冲击对身管金属内衬的强度影响很大.     

钢筋混凝土结构裂缝损伤状态模型建模方法与分析

提出了一种钢筋混凝土(RC)结构裂缝损伤状态模型的有限元建模方法.基于弥散裂缝数值模型,采用ANSYS中APDL实体建模技术,通过调控单元应力应变关系矩阵来模拟裂缝开裂后的力学行为,建立钢筋混凝土结构在含有稳定裂缝损伤情况下的状态模型.作为数值算例,分析了钢筋混凝土简支梁在不同开裂状态、不同开裂位置和多种阻尼工况下的静动力特性.结果表明,混凝土首次开裂对结构静动力特性影响最大,已有裂缝的张开闭合对结构的影响较小.简支梁的不利开裂位置集中在荷载响应较大的支座和跨中附近,以支座处最为不利.阻尼削弱钢筋混凝土梁的动态响应,对结构影响机理复杂,非线性明显.上述分析验证了该裂缝损伤状态模型建模方法的合理性和有效性.     

船载火炮发射时船体的有限元分析

地面火炮在远洋地拖网渔船上发射时对发射平台产生复杂的冲击效应,分析研究船体在火炮发时的应和具有非常重要的,该文依据有限元方法的基本理论,建立了地面火包在渔船上发射时船体的有限元模型,并对多种射击工况进行了仿真计算,得到了不同工况下体最大应力的位置及其应力值,为使用远洋拖网渔船载火炮并在航渡中发挥火力的战方安节参考依据。     

高过载环境下弹载器件结构动态响应研究

弹载器件的抗高过载设计是新型信息化弹药设计中的一大难点,也是制约各国信息化炮弹快速发展的主要瓶颈之一.目前,弹载器件抗高过载机制的研究主要采用将火炮发射载荷和减载结构简化为线性系统的方法,其研究结论与实弹试验结果存在较大差异.本文针对火炮实际发射载荷和减载结构材料的非线性特性,在建立强冲击条件下弹载器件一维动力学模型的基础上,通过数值拟合方法分别对外界载荷曲线和材料性能实验测得的减载结构材料力-位移曲线进行拟合,然后采用精细积分法递推出弹载器件的相对位移和相对加速度计算模型,并以某型特种弹为例,对其弹载器件的动态响应进行仿真计算,实弹试验验证了计算结果的合理性,文中有关研究方法可为各类弹载器件的抗高过载设计提供理论参考和方法依据.     

曲线后坐火炮后坐阻力规律的分析与研究

曲线后坐技术是用于保持轻型火炮射击稳定状态的重要技术手段之一，研究在采用曲线后坐技术的同时，后坐阻力规律对火炮射击稳定性的影响，直接关系到曲线后坐火炮设计的好坏。该文分析了曲线后坐火炮射击稳定性的影响因素，研究了后坐阻力规律的变化对火炮射击稳定性的影响和基于火炮动力学分析的优化后坐阻力规律，作为实例，分析了某曲线后坐模拟实验炮的射击稳定性情况，并给出优化的后坐阻力规律。     

牵引榴弹炮整体有限元分析

该文在对牵引榴弹炮实际结构进行合理简化的基础上,运用有限元方法建立牵引榴弹炮整体三维有限元分析模型,全面分析了静态射击时考虑质量惯性力作用的最大工况下牵引榴弹炮整体结构应力、应变水平,及确定危险部位,计算出该火炮身管和弹性大架结构固有频率和振型。分析应用表明：该模型可有效地对牵引榴弹炮进行整体强度分析、刚度分析和动特性计算,为牵引榴弹炮的设计、动力学分析、产品定型及型号研究提供可靠的理论依据。     

考虑土壤特性的车载榴弹炮射击稳定性研究

为了预测车载榴弹炮在不同条件下的射击稳定性，需要建立火炮发射时的动力学模型。根据车载榴弹炮的具体特点，利用虚拟样机软件ADAMS构建了某车载榴弹炮多体系统动力学模型，给出了考虑液压油可压缩性的液压刚度计算方法，建立了考虑液压座板和液压驻锄结构形式和土壤特性的接触动力学模型，为改善数值计算的奇异性，引入了一种近似的摩擦力连续函数，模拟了不同土壤特性对车载榴弹炮射击稳定性的影响。     

牵引火炮稳态转向特性研究

对牵引火炮列车转向行驶中的稳态转向特性进行了分析和研究,建立了牵引火炮列车稳态转向的力学模型,到了表征列车转向稳定性的数学表达式,提出了对列车稳态转向特性的评价方法,认为列车的稳态转向特性是由主车稳定性因数K1决定的,只有当K1＞0时,列车才能实现稳态转向。火炮质量m2及火炮与牵引车之间的牵引距离L对K1有一定影响,在牵引火炮设计时要协调m2与L,以保证K1＞0。     

基于整车虚拟样机的车体结构拓扑优化

基于整车零部件几何模型,结合车体的有限元网格划分及模态分析,构建履带装甲车辆刚柔混合虚拟样机,进行典型工况下的多体动力学仿真分析,输出若干关键时间点车体承受的荷载.利用有限元分析技术将荷载加载到车体有限元模型上,对车体进行结构力学分析和多荷载步拓扑优化.根据拓扑优化结果修改车体局部结构,并重新构建虚拟样机模型再次进行仿真分析,将应力和变形分析结果与原仿真结果进行比较.结果表明,结合动力学仿真和有限元分析进行结构拓扑优化,可以改善关键零部件的力学性能,提高刚强度,为改善装甲车辆的结构性能提供了一种有效方法.     

热动力发动机柔性体动力学仿真分析

以热动力发动机为研究对象,应用多体系统动力学对发动机的活塞连杆机构进行仿真研究,基于动力学仿真软件AD-AMS和通用有限元软件ANSYS相结合,利用柔性体动力学仿真得到在工作状态下柔性连杆对系统性能的影响,并用有限元对连杆的动应力分布进行计算和分析,使得在结构设计阶段就对可以系统性能进行评价,为发动机的设计和生产调试奠定基础。     

水下缆索动力学理论模型

水下缆索建模是水下拖曳系统和系泊系统中一项关键工作，采用多体系统方法对缆索动力特性进行理论分析，建立了缆索多体动力学三维有限段模型。该模型将缆索视为一系列具有不同物理特性的铰接刚性缆段，系统包含多个开环分支或闭环分支，讨论了流体阻力、流体附加质量和流体静压力的影响，分析比较了附加质量与系统本身惯性的关系，对小尺度缆索进行动力学仿真，并与实验结果做了比较，吻合良好，该模型可用于水下缆索系统的动力学仿真。     

车载火炮炮口扰动影响因素分析

研究火炮发射时的多柔体系统动力学模型可以分析炮口扰动的主要影响因素，为减小炮口扰动以及提高火炮射击精度提供技术途径。建立了某车载炮发射过程的虚拟样机模型，考虑了身管的变形，滑板与身管刚性连接，利用接触副模拟滑板与摇架的碰撞，通过数值计算获得了动力偶臂、导轨间隙、炮口制退器质量以及身管支撑位置对炮口扰动的影响情况，为该类武器的总体设计和结构设计提供了技术支持。