一种弹炮耦合有限元参数化建模方法技术

本发明专利技术提出了一种弹炮耦合有限元参数化建模方法，涉及机械结构参数化建模技术领域，将线膛身管弹炮耦合有限元建模过程通过Python语言进行描述，使用脚本建立弹炮耦合有限元模型，使得建立弹炮耦合有限元模型更加方便、快捷；主要包括：首先建立身管及弹丸二维草图，将二维草图实现全约束并定义参数化变量，根据二维草图自动生成三维模型，并根据缠角变化规律采用Python语言对身管节点进行偏移，采用Python描述建立弹丸与身管之间的耦合关系。本发明专利技术采用编程技术实现了弹炮耦合有限元模型的自动更改与数值模型的自动更新，从而提高了弹炮耦合有限元模型的建模速度，缩短了设计周期，极大提高了工作效率。

【技术实现步骤摘要】
一种弹炮耦合有限元参数化建模方法
本专利技术属于结构参数化建模
，特别是一种弹炮耦合有限元参数化建模

技术介绍
弹丸发射是一个极其复杂的动力学过程。弹丸在膛内运动期间与炮膛之间相互作用，弹带材料在高温高压下发生高度非线性的力学行为，为了研究弹丸膛内时期的动力学规律，需要建立弹丸与身管相互作用的耦合模型。采用有限元法建立弹炮耦合模型对火炮进行发射动力学仿真分析是研究火炮系统射击过程内在规律的一种重要手段。传统建模方法非常耗时，且建模精度较低，为了能够深入研究弹炮相互作用的力学规律，往往需要建立大量的仿真模型进行动力学仿真分析。目前的建模方法难以保证快速建立出较高精度的弹炮耦合有限元模型，研究建立具有较高精度的参数化有限元模型对火炮发射动力学仿真具有重要意义。由于线膛身管内膛参数众多，弹丸与身管耦合作用极其复杂，加之弹丸与身管之间复杂的力学行为容易导致模型计算不收敛，这使得建立出具有较高精度的弹炮耦合有限元模型变得十分困难。现有技术解决弹炮耦合有限元建模的手段大多都是先在三维建模软件中分别建立身管及弹丸三维实体模型，然后将模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种弹炮耦合有限元参数化建模方法，包括以下步骤：/n步骤1，根据身管实际结构尺寸，确定结构参数变量，利用Python语言定义结构参数化变量，编写有限元软件建模初始化程序；/n步骤2，根据弹丸及身管实际结构，在有限元软件中建立直膛线身管及弹丸二维草图，进而建立三维实体模型，从建模过程中软件后台自动生成的rpy文件中提取出相应程序段，得到身管及弹丸三维实体建模程序；/n步骤3，使用Python语言控制直膛线身管及弹丸的有限元单元网格的自动化划分；/n步骤4，导出直膛线身管有限元inp文件，利用Python语言读取身管单元节点并进行单元节点偏移，生成具有螺旋膛线的身管有限元模型inp文件；/n步...

【技术特征摘要】
1.一种弹炮耦合有限元参数化建模方法，包括以下步骤：
步骤1，根据身管实际结构尺寸，确定结构参数变量，利用Python语言定义结构参数化变量，编写有限元软件建模初始化程序；
步骤2，根据弹丸及身管实际结构，在有限元软件中建立直膛线身管及弹丸二维草图，进而建立三维实体模型，从建模过程中软件后台自动生成的rpy文件中提取出相应程序段，得到身管及弹丸三维实体建模程序；
步骤3，使用Python语言控制直膛线身管及弹丸的有限元单元网格的自动化划分；
步骤4，导出直膛线身管有限元inp文件，利用Python语言读取身管单元节点并进行单元节点偏移，生成具有螺旋膛线的身管有限元模型inp文件；
步骤5，利用Python语言读取步骤4生成的inp文件并将模型导入到有限元软件；
步骤6，通过在有限元软件ABAQUS中对身管及弹丸模型进行材料属性定义、装配定义、分析步定义、接触约束定义、载荷及边界条件加载操作，将操作过程中软件后台自动生成的rpy文件中的程序语句提取出来，得到身管和弹丸耦合关系施加的Python程序语句；
步骤7，在第6步装配体模型的基础上，编写静态与动态分析作业自动创建程序语句；
步骤8，将建模过程程序进行集成整合，建立弹炮耦合有限元模型脚本，通过脚本运行指令，建立弹炮耦合有限元模型。


2.根据权利要求1所述的弹炮耦合有限元参数化建模方法，其特征在于，所述步骤2中的直膛线身管炮口端面膛线草图采用全约束，且膛线边界线之间通过角度进行约束。


3.根据权利要求1所述的弹炮耦合有限元参数化建模方法，其特征在于，步骤4进行单元节点偏移，具体包括以下步骤：
4.1)定义身管装配体，在装配体模块定义身管装配体模型；
4.2)导出直膛线身管inp文件，将身管装配体模型的Job-SG.inp文件导出；
4.3)计算身管膛线缠角沿炮膛轴线的变化规律，渐速段缠角正切值变化规律为y′1(x)，等齐段缠角正切值变化规律为y′2(x)：<...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鑫，周成，于存贵，邹利波，魏甫全，侯晓明，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32