基于刚柔耦合的坦克炮发射动力学仿真分析

炮口扰动是影响坦克炮射击精度的重要因素，为研究弹丸出炮口瞬间的炮口扰动规律，基于多体动力学与有限元方法构建了坦克刚柔耦合的全车动力学仿真模型，该模型考虑了身管的柔性特性，对身管进行了模态分析，得到了身管的模态中性文件。通过仿真，对比了后坐部分最大后坐位移与最大后坐速度的试验值与仿真值，对刚柔耦合模型的仿真结果进行了验证。在此基础上，分析了刚性身管和柔性身管对炮口扰动的影响，结果表明：考虑身管柔性特性的刚柔耦合模型能够有效提高坦克炮射击仿真精度。     

基于正交试验的某车载速迫自动机参数优化

为优化某车载速射迫击炮自动机结构参数,提高关重件疲劳寿命,利用SOLIDWORKS建立该自动机的三维模型,利用PATRAN生成自动扳机和弹壳的柔性模态中性文件,导入ADAMS中建立其刚柔耦合动力学模型,通过动力学分析获得连发射击条件下的仿真结果,与试验结果进行比较,证明了所建虚拟样机的可信性,联合MSC.PATRAN/NASTRAN/FATIGUE疲劳分析软件对关重件进行疲劳寿命分析,基于正交试验法进行不同参数组合下的仿真优化分析,得到了最佳参数的组合结果,提高了关重件的疲劳寿命,同时,也为优化其他装备提供实用性参考依据。     

某越野火箭炮行驶垂向动态特性研究

以某型高机动越野火箭炮为研究对象,基于随机路面激励,应用多刚体系统动力学和柔性多体动力学的理论,建立该越野火箭炮刚柔耦合模型,研究其行驶垂向动力学特性。考虑了油气弹簧的非线性特性以及轮胎的作用,重点编写了B、C、D级路面的随机路面谱,进行不同车速下的行驶动力学仿真。结果表明,非线性的油气悬架系统能较好地减轻路面的垂向冲击。仿真得到的车炮动态响应特性曲线,为该高机动火箭炮的研制提供了有用的参考。     

Virtools环境下虚拟装备行为控制方法

为解决当前基于Virtools的装备虚拟训练系统中外观模型与机理模型紧密耦合所导致的模型开发效率低、不可重用的问题,分析了虚拟装备仿真模型结构,提出了一种基于Virtools消息机制的虚拟装备行为控制方法,实现了机理模型与外观模型相互分离、彼此独立的开发和维护,提高了模型的可维护性和可重用性。基于该方法开发的“某高炮虚拟训练系统”,已推广至军事院校的教学、训练,其验证了该方法的可行性。     

车载导弹推力偏心初始扰动影响研究

针对随机因素干扰问题,研究了发动机推力偏心对发射精度的影响。基于修正的CraigBampton法和虚拟样机技术,建立了车载导弹垂直发射刚柔耦合动力学模型。通过参数化动力学仿真,基于蒙特卡罗方法获取了以推力偏斜角度为随机变量的多工况导弹姿态样本数据。运用直方图法和极大似然估计法进行数据统计分析,研究了导弹相关姿态的分布规律,明确了推力偏心与车载导弹垂直发射初始扰动的内在关系。研究结果表明,考虑推力偏心影响时,导弹姿态分布规律近似于正态分布。     

虚拟导弹发射车动力学仿真模型研究

分别建立了全尺寸的全刚体和刚柔混合的导弹发射车虚拟样机,对导弹发射车进行了随机路面行驶以及过沟、越障的动力学仿真计算。仿真结果表明,该虚拟样机建模方法正确,能为导弹发射车的动力学特性研究提供参考。     

基于虚拟样机的舰载火箭发射精度仿真研究

为了分析舰载火箭发射初始扰动对射击精度的影响程度,针对舰载多管火箭深弹发射装置,首先基于ADMAS建立虚拟样机模型,应用多体系统传递矩阵法,建立了舰载发射装置动力学模型;然后,在考虑发射装置构件之间的刚柔耦合情况和影响初始扰动的主要因素的情况下,对发射装置在不同发射顺序、发射间隔和弹种发射时的振动特性进行了仿真研究,结果表明:发射管高低方向的振动幅度大且衰减比较慢,高低方向的振动要远大于与射击平面垂直方向。     

某型车载速射迫击炮自动机典型故障仿真

为分析某型车载速射迫击炮自动机的典型故障,利用SOLIDWORKS建立该自动机的三维模型,利用ANSYS生成弹壳的柔性模态中性文件,导入ADAMS中建立其刚柔耦合动力学模型,通过动力学分析获得连发射击条件下的仿真结果,与试验结果进行比较,证明了所建虚拟样机的可信性,利用ABAQUS分析了炮闩在不同温度下的热应变,进而联合ADAMS进行了该自动机的典型故障仿真研究。仿真结果表明,炮闩温度低于160℃时,该自动机动作受温度变化影响较小,尚可击发,当炮闩温度高于160℃时,自动机动作受到较大影响,温度达到200℃时甚至无法正常击发,仿真结果为后续自动机的结构优化提供了有力支撑。     

基于动力学仿真的6×6轮式越野车辆总体性能评价

为分析和评价某型6×6轮式越野车辆的总体设计性能,建立了整车多刚体动力学模型、刚柔耦合动力学模型以及悬架系统台架试验模型,计算了整车固有特性,依次进行了悬架系统运动学、行驶动力学、操纵稳定性分析。在计算车体和悬架摆臂结构模态的基础上,考核了典型行驶工况下车体和悬架部件结构的动态强度,依据国家相关标准,利用仿真结果对6×6整车设计进行了系统的评价,指出了该越野车总体设计性能的不足,为其进一步改进和优化设计提供了参考依据。研究方法对其他轮式越野车辆系统的设计和评价具有一定的参考价值。     

基于动力学仿真的行星变速箱故障机理研究

针对某型行星变速箱故障机理研究欠缺和故障诊断困难的问题,在刚柔耦合动力学理论和齿轮故障信号模型基础上,建立了行星变速箱齿轮-箱体刚柔耦合动力学模型,分别计算行星变速箱正常状态和齿轮故障下的齿轮啮合力和箱体表面振动信号,进而研究齿轮故障机理,最后通过对故障模拟试验采集的实测信号与仿真信号的频谱成分对比,验证了所建模型的正确性。结果表明:齿轮发生故障时,振动信号频谱会出现相应的特征边频带。     

不同射频对车载转管机枪射击精度的影响

为研究不同射频对车载转管机枪射击精度的影响,以某型车载转管机枪为对象,建立了该武器系统的刚柔耦合虚拟样机模型。通过仿真计算车体在制动状态时,机枪以不同射频进行射击的过程,得到了不同射频下车体、机枪架座和枪管的振动特性以及射弹散布。通过对不同射频下仿真曲线对比分析,可以得出射频对机枪射击精度的影响程度。仿真研究结果为该武器的研究与设计优化提供了理论支持。     

薄壳变速箱壳体动态响应仿真分析与试验验证

在ADAMS（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems）中搭建薄壳箱体的刚柔耦合虚拟仿真模型，进行动态响应仿真分析。在相同试验条件下，搭建薄壳箱体动态响应试验台架，并进行动态振动试验。利用Q-400非接触式测试系统测量台架试验结果。对比仿真分析和试验测量结果，验证了仿真分析模型的准确性和计算结果的可靠性。     

冗余空间机器人基座姿态调整的笛卡尔路径规划

空间机器人系统的机械臂和基座之间存在着动力学耦合,为了保证笛卡尔路径规划的同时可以调整基座的姿态,文章以冗余自由度空间机器人为研究对象,首先建立了空间机器人系统的运动学方程;由于存在一定的冗余度,通过将基座姿态运动方程与广义雅可比矩阵组合得到扩展后的雅可比矩阵,实现了基座和机械臂运动的协调规划;最后讨论了基座姿态无扰路径规划,并与零空间法进行了对比。建立平面三自由度空间机器人系统,分别采用零空间法和扩展雅可比矩阵法进行了基座姿态无扰路径规划和基座姿态跟踪路径规划,仿真结果验证了方法的有效性。     

车辆运动数学模型辅助的动基座对准方法

针对车载捷联惯导(SINS)在外部传感器失效时无法实现动基座对准的问题,提出了基于车辆运动模型辅助的动基座对准方法。与传统方法不同的是,该方法利用车辆在路面上的运动特性,利用车辆运动模型测得的虚拟观测量来提供辅助信息,从而实现SINS的动基座对准,仿真结果表明:对于中等精度惯导,在外部传感器失效时,利用车辆运动模型提供的辅助信息,水平对准精度为0.37°,方位对准精度为5.86°,对准时间小于150 s,依然能够快速有效地实现动基座对准。     

小口径自动炮复进簧对发射过程动态特性影响仿真研究

建立了小口径自动炮的刚柔耦合动力学模型,通过仿真数据与实弹射击试验数据的对比,验证了模型的可靠性.在此基础上,研究了复进簧刚度变化对自动炮射速和射击精度的影响,研究结果为小口径自动炮在部队射击训练过程中的故障诊断提供了定量参考依据,为小口径自动炮结构优化奠定了基础.     

基于ADAMS的某榴弹发射器虚拟样机仿真及其动力学特性分析

用Pro/E建立某自动榴弹发射器的三维实体模型,并通过Mechanism/Pro模块将其导入到多体动力学仿真软件ADAMS中,通过对其各个部件施加约束、运动和力,建立了该发射器的虚拟样机模型.利用该虚拟样机模型,结合实验数据和理论数据对榴弹发射器系统进行了单发和连发射击时仿真结果的对比,证明了虚拟样机的可信性,以虚拟样机为工具,分析了发射器系统射击时的动力学特性,得出了一些有价值的结论.     

身管柔性化对火炮动力后坐试验的影响研究

为研究火炮动力后坐试验过程中身管变形对火炮后坐复进运动的影响,以某自行火炮火力部分作为研究对象,基于多体动力学和有限元方法,构建了考虑身管柔性化的火力部分刚柔耦合动力学模型。该模型中,炮膛合力以样条函数的形式直接作用在炮口前端。通过仿真,对比火炮后坐部分最大后坐速度、最大后坐位移以及最大后坐速度时的后坐位移和时间的仿真值与实弹射击过程中的试验值,结果表明,采用冲击的方式进行火炮后坐模拟试验时,身管柔性特征对火炮后坐复进特性影响较小,也证明冲击式火炮后坐试验装置的研制可行性。     

基于数字孪生的航天发射塔摆杆机构故障诊断研究

针对因历史故障数据不足,缺少规范的故障数据收集机制和成熟的质量监测管理技术手段,大型复杂机电液系统性能状态难以准确评估的问题,以发射塔电缆摆杆作为典型机构,研究并提出了一种基于数字孪生技术的故障诊断方法。该方法以数字孪生系统“五维模型”理论为基础,构建了摆杆系统数字孪生架构体系;运用UG软件,通过几何运动学和动力学建模,建立了虚拟仿真模型,设计了基于ADAMS和Matlab联合仿真的数字孪生系统。该系统通过仿真信号与实测信号的对比,表明其对于物理实体的模拟仿真精度可达96%。最后,通过典型喘行故障试验,修改虚拟模型有关参数进行仿真,验证基于数字孪生体对摆杆机构故障诊断的有效性,以及利用其论证维修改进方案的可行性。     

海上补给高架索刚柔混合动力学模型

在已有的多刚体动力学模型的基础上,对钢索单元之间的球铰进行柔性化,建立了高架索刚柔混合体动力学模型;采用嵌入多体动力学仿真软件ADAMS对海上横向干货补给过程进行了仿真计算,并与高架索多刚体动力学模型的仿真结果进行了比较分析。结果表明:海上补给高架索刚柔混合体模型与现有的高架索动力学模型相比,在反映高架索的动力学特性方面更加趋于实际,可以直接应用在工程实践中。     

不等偏距RCCR舵机执行机构的研究

为了探讨不等偏距RCCR空间机构在舵机系统上应用的可能性,研究了该机构的输入、输出转角关系,根据舵机工作指标设计了其三维机构模型。通过补充变形协调方程,对静不定RCCR机构进行了静力学计算。利用ADAMS软件建立了刚柔耦合模型,分析了各运动副受力状况。通过对比理论计算和仿真得到的受力曲线,证实了静力学计算的正确性与刚柔耦合模型的有效性。计算分析结果表明,不等偏距条件下的RCCR机构结构简单、偏转角度可控、受力状况良好,适用于舵机执行机构。