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。     

舰船摇荡作用下可调发射基座调高过程的刚柔耦合建模与仿真

为解决通用发射系统因适装武器长度差异而导致的换弹低效问题,提出了一种可调发射基座,该基座可实现舰基座之上两态高度调节与自锁。以可调基座升降系统为研究对象,基于刚柔耦合计算方法,运用ADAMS虚拟样机技术建立其刚柔耦合动力学模型,仿真分析了该升降系统在舰船摇荡作用下的运动学和动力学特性,并得出系统中关键构件的模态振型和工作过程中的应力应变情况,基于Pro/E平台完成三维建模与虚拟装配。仿真结果为可调基座的动力学结构和相关参数的改进和优化提供了模型基础和数据支撑。     

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。     

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。     

基于路面不平度的车载导弹刚柔耦合行驶动力学研究

应用多刚体动力学以及多柔体动力学理论,对某型车载导弹进行了行驶分析,建立了部分构件柔性体模型及车载导弹刚柔耦合模型,并结合由随机离散方法建立的路面模型,在所编辑的B级路面上对车载导弹进行了3个速度下的行驶动力学仿真,得到了三轴向振动量级谱线图,与技术要求所对应的谱型图进行了对比分析,得到了不同轴向振动量级的对比结论。     

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。     

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。     

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。     

基于虚拟样机的某型手枪发射动力学仿真研究

在分析某型手枪主要部件运动和受力特点的基础上,利用SolidWorks和ADAMS建立该手枪33个刚体28个自由度的虚拟样机模型。选取枪管角位移、枪机速度和位移为校验指标,将仿真结果与试验结果对比,验证了仿真分析的可信性;通过仿真得到了手枪各部件的运动和受力情况,为进一步的仿真及结构优化奠定了基础。     

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。     

含轴间距误差的消隙齿轮刚柔耦合动力学仿真

轴间距误差对消隙齿轮精度和性能有重要影响,但其机理和规律并不清楚。基于接触碰撞力约束关系建立齿轮接触动力学模型,进一步利用ADAMS/Flex建立单级消隙齿轮传动系统的刚柔耦合模型,通过刚柔耦合动力学仿真研究消隙齿轮传动在不同轴间距制造误差条件下的振动及频率特性。研究发现:随着轴间距的减小,扭簧的平均力矩增大,齿轮齿面间的啮合力矩以及摩擦力矩也将增大,从而阻碍扭矩的正常传递,并导致固定齿轮转速幅值降低;随着轴间距的增大,固定齿轮主谐振频率整体上降低,而且在轴间距稍大于标准中心距时降低很快。这一发现可指导消隙齿轮传动的设计和装配。     

遥控武器站结构形式对武器性能影响

架座是遥控武器站的主要承重件,目前已认识到架座结构和刚强度对遥控武器站射击精度等动态特性影响较大,但对武器本身的影响特性并不明确。为了研究架座对武器本身的影响特性规律,以机枪武器站为研究对象,利用ANSYS WorkBench和ADAMS仿真软件建立了武器站刚柔耦合动力学仿真模型,分别对无架座、刚性架座和柔性架座3种情况下的武器动态特性进行了仿真研究,结果表明,某型机枪安装在武器站上,其自动机动态特性和射频等都有所改变,为遥控武器站研发及性能评价提供了理论指导。     

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。     

两种捆绑火箭弹性振动建模方法对比分析及其对姿控系统的影响

针对长助推和短助推两种类型捆绑火箭的不同模态特点,分析了两者弹性振动建模方法的区别和联系,在此基础上建立了某型固体捆绑火箭姿态动力学新模型,模型中基于有限元法导出了弹性振动方程,基于该模型对箭体复杂弹性振动引起的通道间耦合进行了研究,采用逆Nyquist阵列法进行设计。结果表明,该模型能更准确地反映捆绑火箭纵、横、扭耦合运动特性;新模型三通道之间存在弹性耦合,但耦合矩阵具有对角优势性质,采用逆Nyquist阵列法进行姿控系统设计是有效的,仿真结果表明设计的控制器可行,能够取得比较好的性能。     

倾斜发射装置发射过程弹箱姿态仿真分析

为研究倾斜发射装置的导弹与发射箱在发射过程中的姿态变化,通过改进的Craig-Bampton方法将转台、起落架、发射箱、车架等构件进行柔性处理,并与发射装置多刚体动力学模型结合,建立了倾斜发射装置刚柔耦合模型,并对模型进行了频率验证。之后针对3种发射条件下弹箱俯仰角的变化情况进行了仿真分析,得出了发射角度选取的相关结论。     

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MOEA/D的柔性结构燃料—时间多目标优化控制研究

利用基于分解的多目标优化算法(MOEA/D)研究了柔性航天器多目标优化的rest-to-rest机动问题.基于空间飞行器刚柔耦合动力学方程,提出了最小时间-最少耗能的多目标优化控制模型;给出了基于MOEA/D的算法框架,并对柔性飞行器空间机动问题进行了多目标优化控制的分析设计;典型算例表明该算法可有效地应用于柔性航天器姿态机动控制器的分析设计之中.