火炮发射动力学概论第1讲-2010解析.pptVIP

线性有限元模型是建立在小变形假设基础上的，即认为火炮发射过程中，部件的位移和变形足够小，不足以给系统的刚度矩阵、质量矩阵带来大的变化，发射过程中任意时刻的模态矩阵均可以由发射前的模态矩阵代替。 求取机械结构的固有振动频率和振型的过程一般叫模态分析。 模态分析的目的： （1）动力学方程解耦，大大简化动力学求解过程。 （2）避免共振？ （3）为多体系统动力学分析提供模态数据。 ③非线性有限元的特点 火炮武器的发射过程是一种瞬时、高能、强冲击的复杂过程，零部件的弹性变形和刚性运动耦合在一起，整个过程呈现强烈的非线性。采用小位移假设的线性理论描述复杂的非线性过程显得无能为力，因此，在采用有限元方法建立火炮武器的结构动力学模型时，需要采用非线性的方法，不仅考虑火炮武器发射过程中零部件的弹性变形，而且应该考虑构件刚性运动带来的几何非线性以及土壤介质的非线性。 非线性主要包括弹炮耦合、非线性后坐、履带板大位移转动、悬挂非线性振动、履带板与地面的接触非线性和土壤非线性等。 （3）多体系统动力学 多体系统动力学模型与有限元模型不同，它是根据火炮实际情况，通过一定假设把火炮看成由若干个刚体或柔性体通过一定的约束联接而成的多体系统，根据力学原理建立运动方程，研究火炮动态特性。多体系统动力学模型以一定的假设为前提条件，所得结果有一定的近似性，但是与有限元模型相比，计算工作量较小，而且可以很方便地考虑许多非线性问题，计算结果能反映各种结构参数对火炮动态特性的影响和规律，比较适合于火炮武器射击稳定性分析、炮口扰动分析以及以火炮多体系统动力学方程为伴随方程的武器系统总体优化与匹配，另外多体动力学模型还可以求解有限元分析所需的载荷以及边界条件等。 炮口响应 驻锄响应 可用于火炮动力学分析的常用软件 目前，可用于火炮动力学建模的商业软件有很多，如ADAMS、DADS、Simpack、NASTRAN、ANSYS、ABAQUS、LS-DYNA、 LS-OPT、LS-POST、DYTRAN等，这些软件既可以运行在以Windows为操作系统的微型计算机上，又可在以UNIX为操作系统的小型计算机（或超级图形工作站）上运行。在美陆军第1至第10次火炮动力学会议论文集中，经常有学者应用这些通用软件进行火炮动力学研究的文章，其中NASTRAN、DADS以及ADAMS软件最为典型。 1.4 火炮发射动力学与虚拟样机技术 进入21世纪以来，虚拟样机技术在火炮武器的研制过程中得到了初步应用，该技术是火炮动力学仿真技术的高级阶段，也是实现火炮武器数字化设计的重要理论支撑。 虚拟产品开发与虚拟样机技术的来源 虚拟产品开发和虚拟样机技术产生的技术背景 虚拟产品开发的定义 虚拟样机技术 波音777飞机研制模式 全数字化的无图纸设计技术，100％采用三维数字化定义，100％应用数字化预装配，首次实现了整机数字化设计、数字化制造和数字化协调。成本降低了25％，出错返工率减少了75％，制造周期缩短了50％。 波音777的研制成为现代产品开发新技术应用的里程碑，其采用的开发过程现在称之为虚拟产品开发（Virtual Product Development，VPD），应用的开发技术称之为虚拟样机技术（Virtual Prototyping，VP）。 是市场激烈竞争的拉动和技术迅速发展的推动共同作用的结果； 解决T（最快的上市时间）、Q（最好的研制质量）、C（最低的研制成本）以及S（良好的服务）和E（尽量少的环境污染）难题的需要； 世界已经进入 全球化的知识经济时代，现代信息技术特别是计算机技术得到了飞速发展与广泛应用。 早在1993年，世界著名的CAD/CAM服务供应商EDS UG的总裁John Mazzola就对 VPD作了这样的描述：“虚拟产品开发是一种设想，在这个设想中，以网络方式组织在一起的人们将协同工作，以完成对产品的设计、分析、制造及技术支持。他们的工作将以数字化的方式确定和分配，从而使得他们能够在任何时间、任何地点协同或独立地工作。这种开发网络除了生产公司外，还将包括供应商、合作伙伴及客户。” 第一章 绪论 火炮发射动力学研究的目的和意义 火炮发射动力学的发展阶段及其特点 火炮发射动力学模型与计算机程序 火炮发射动力学与虚拟样机技术 1.1 火炮发射动力学研究的目的和意义 1.1.1 火炮射击精度 1.1.2 火炮发射时的稳定性和安全性 1.1.3 火炮总体参量优化与匹配 1.1.1 火炮射击精度 射击精度=射击准确度+射击密集度 射击准确度：平均弹着点与目标预期命中点间的偏差。 射击密集度：弹着点对平均弹着点的集