一种有预压适配器与导轨分离的仿真建模方法技术

本发明专利技术提出一种有预压适配器与导轨分离的仿真建模方法，包括如下步骤：基于特种发射系统特性，确定有预压适配器的组成部件、尺寸以及材料参数；基于所述特种发射系统工作中产生的载荷和发射物体的承载能力大小，确定适配器预载荷量值与所述组成部件的非线性刚度特性；建立实体部件与非线性弹簧相结合的所述预压适配器模型；根据所述预压适配器模型建立虚拟样机，对所述特种发射系统工作中适配器受载过程进行模拟，优化所述非线性弹簧的数量和位置；本发明专利技术的方法能够真实模拟适配器离轨过程的运动情况，保证仿真结果的准确性，缩短研发周期，节省试验成本。节省试验成本。节省试验成本。

【技术实现步骤摘要】
一种有预压适配器与导轨分离的仿真建模方法


[0001]本专利技术涉及计算机仿真
，具体涉及一种有预压适配器与导轨分离的仿真建模方法。

技术介绍

[0002]上世纪70年代之前，由于技术水平的限制，武器通常采用的是裸露的导轨发射装置进行武器的发射，而随着后续科学技术的不断发展，武器系统整体性能不断提升，大部分的武器都开始采用发射筒发射装置进行发射。目前的发射筒通常都包含有发射筒箱体、托弹平台、脱插机构及适配器等。适配器是安装在武器与发射筒之间的弹性垫衬，又称作侧向减振支持系统，适配器的形状主要是根据发射筒的形状决定的。发射筒截面多为圆形和方形结构，圆形截面结构的发射筒采用的适配器多为圆弧瓣结构。适配器主要对武器起到支承、减振、导向及降低武器发射时初始扰动的作用。
[0003]作为发射系统的重要组成部分，适配器对整个发射系统起到重要的作用，发射体在发射筒中发射完成之前的时间段，适配器主要对武器起到支持的作用。由于其占据了武器装载在发射筒中的绝大部分的时间，因此要求适配器必须具有一定的静态抗压强度及刚度性能。当武器处于发射阶段，助推器点火、武器的弹射、剪切销的断裂及热发射时燃气流的作用都会引起武器强烈的振动，在武器离开发射筒前这些振动都会作用在武器上，从而影响武器的发射精度。目前多数研究都简化了适配器受力变形特征的表达，不能体现适配器的非线性力学特性，因此建立的模型具有一定的误差。因此，本专利技术针对适配器与导轨分离过程中，适配器预载荷沿竖直方向(从适配器顶端到底端)逐渐释放，即预压力变化具有非均匀性、不同步性和迟滞性的特点，提出了一种有预压适配器分离过程的仿真建模方案，采用虚拟样机技术进行模拟得到合理的模型方案，能够真实模拟适配器离轨过程的运动情况，保证仿真结果的准确性。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种有预压适配器与导轨分离的仿真建模方法，能够真实模拟适配器离轨过程的运动情况，保证仿真结果的准确性，缩短研发周期，节省试验成本。该方法包括如下步骤：
[0005]基于特种发射系统特性，确定有预压适配器的组成部件、尺寸以及材料参数；
[0006]基于所述特种发射系统工作中产生的载荷和发射物体的承载能力大小，确定适配器预载荷量值与所述组成部件的非线性刚度特性；
[0007]建立实体部件与非线性弹簧相结合的所述预压适配器模型；
[0008]根据所述预压适配器模型建立虚拟样机，对所述特种发射系统工作中适配器受载过程进行模拟，优化所述非线性弹簧的数量和位置。
[0009]特别地，有预压适配器组成部件包括：海绵板、聚氨酯泡沫本体、分离弹簧；其中，聚氨酯泡沫本体与导轨接触配合，海绵板与发射体表面接触配合，分离弹簧一端与发射体
表面定位孔挤压配合，另一端与聚氨酯泡沫本体固定。
[0010]特别地，实体部件与非线性弹簧相结合的所述预压适配器模型中，实体部件包括聚氨酯泡沫本体，分离弹簧；海绵板采用非线性弹簧单元；其中所述分离弹簧采用线性弹簧单元。
[0011]特别地，所述实体单元中，聚氨酯泡沫本体利用材料本构关系模拟聚氨酯泡沫受力与形变；分离弹簧采用弹簧单元，利用至少一组线性弹簧给适配器施加分离力，其中，判断所述分离力对接触的作用面上是否有穿透；若未穿透则不作处理，若发生穿透，则在作用面上引入接触力，消除穿透；接触力计算公式如下
[0012]F＝kδ
[0013]其中，k为接触刚度；δ为穿透量。
[0014]特别地，适配器中所述海绵板作用力可表述为
[0015][0016]其中F为适配器合作用力，F
i
为第i根海绵板非线性弹簧作用力，k
i
为第i 根海绵板非线性弹簧刚度，Δd
i
为第i根海绵板非线性弹簧压缩量。
[0017]适配器中所述海绵板的质心位置处力矩可表述为
[0018][0019]其中M为适配器海绵板质心位置处力矩，L
i
为第i根海绵板非线性弹簧距离海绵板质心的长度。
[0020]特别地，对所述特种发射系统工作中适配器受载过程进行模拟，优化所述非线性弹簧的数量和位置包括：以有预压适配器分离时刻适配器俯仰角度作为参考指标，分别测试设置不同组数非线性弹簧时的模拟结果。
[0021]有益效果：
[0022]1.本专利技术针对适配器与导轨分离过程中，适配器预载荷沿竖直方向(从适配器顶端到底端)逐渐释放，即预压力变化具有非均匀性、不同步性和迟滞性的特点，提出了有预压适配器与导轨分离的仿真建模方法；
[0023]2.本专利技术提出了一种实体
‑
非线性弹簧相结合的适配器模型方案，在有预压适配器仿真建模中具有广泛的通用性；
[0024]3.本专利技术采用虚拟样机技术进行模拟得到合理的模型方案，能够真实模拟适配器离轨过程的运动情况，保证仿真结果的准确性，缩短研发周期，节省试验成本；
[0025]4.本专利技术以有预压适配器分离时刻适配器俯仰角度作为参考指标，分别测试设置不同组数非线性弹簧时的模拟结果，保证仿真结果的真实和准确性。
附图说明
[0026]图1为本专利技术中有预压适配器与导轨分离的仿真建模方法的流程图；
[0027]图2为本专利技术中适配器结构组成示意图；
[0028]图3为本专利技术中海绵板非线性刚度特性曲线图；
[0029]图4为本专利技术中有实体部件与非线性弹簧适配器模型原理示意图；
[0030]图5为本专利技术中不同组数非线性弹簧与适配器分离过程俯仰角度关系图。
具体实施方式
[0031]下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。
[0032]本专利技术提供了一种有预压适配器与导轨分离的仿真建模方法，其流程如图 1所示，所述方法包括步骤：
[0033](1)基于特种发射系统特性，确定有预压适配器组成部件、主要尺寸以及材料参数：
[0034]有预压适配器组成部件主要分为海绵板、聚氨酯泡沫本体、分离弹簧，其中，聚氨酯泡沫本体与导轨接触配合，海绵板与发射体表面接触配合，分离弹簧一端与发射体表面定位孔挤压配合，另一端与聚氨酯泡沫本体固定。图2为适配器结构组成示意图。本专利技术确定海绵板厚度为12mm，聚氨酯泡沫本体厚度为188mm，分离弹簧长度为80mm。海绵板材料密度为40kg/m3，弹性模量为0.008GPa，泊松比为0.38，聚氨酯泡沫本体材料密度为156kg/m3，弹性模量为0.08GPa，泊松比为0.3，屈服强度为0.8Mpa，分离弹簧刚度为77.8N/mm；
[0035](2)基于发射系统工作中产生的载荷和发射物体的承载能力大小，确定适配器预载荷量值与海绵板非线性刚度特性：
[0036]发射系统工作中适配器对发射体产生的压力载荷最大值为3
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105N，图3 为海绵板非线性刚度特性曲线图，其预压量为3mm，预压载荷为10000N；分离弹簧具有线性刚度特性，其预压量为5mm，预压载荷为389N；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有预压适配器与导轨分离的仿真建模方法，其特征在于，包括如下步骤：基于特种发射系统特性，确定有预压适配器的组成部件、尺寸以及材料参数；基于所述特种发射系统工作中产生的载荷和发射物体的承载能力大小，确定适配器预载荷量值与所述组成部件的非线性刚度特性；建立实体部件与非线性弹簧相结合的所述预压适配器模型；根据所述预压适配器模型建立虚拟样机，对所述特种发射系统工作中适配器受载过程进行模拟，优化所述非线性弹簧的数量和位置。2.如权利要求1所述的有预压适配器与导轨分离的仿真建模方法，其特征在于，有预压适配器组成部件包括：海绵板、聚氨酯泡沫本体、分离弹簧；其中，聚氨酯泡沫本体与导轨接触配合，海绵板与发射体表面接触配合，分离弹簧一端与发射体表面定位孔挤压配合，另一端与聚氨酯泡沫本体固定。3.如权利要求2所述的有预压适配器与导轨分离的仿真建模方法，其特征在于，实体部件与非线性弹簧相结合的所述预压适配器模型中，实体部件包括聚氨酯泡沫本体，分离弹簧；海绵板采用非线性弹簧单元；其中所述分离弹簧采用线性弹簧单元。4.如权利要求3所述的有预压适配器与导轨分离的仿真建模方法，其特征在于，所述实体单元中，聚氨酯泡沫本体利用材料本构关系模拟聚氨酯...

【专利技术属性】
技术研发人员：王璟慧，姜毅，胡梦雅，赵远扬，曾培高，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：