舵机传动机构动力学建模与分析

针对舵机系统试验模态值偏低及一致性较差的问题,运用有限元与多刚体系统动力学方法,建立舵机传动机构集中质量-弹簧多刚体动力学模型,研究系统模态、动力学响应等主要动力学特性,发现了对动力学特性影响突出的薄弱设计环节,加以改进,满足了实际工程需要。     

刚柔耦合模型在机枪发射动力学仿真中的应用

应用柔性多体动力学理论和ADAMS软件,以机枪为研究对象,把枪身以及自动机作为刚体,把对膛口响应影响较大的枪架和身管作为柔性体,进行连发射击的仿真计算。通过仿真,证明考虑柔体效应的刚柔耦合多体动力学模型,比刚体模型更贴近实际机枪发射的情况,而且克服了用有限元法求解膛口动态响应时无法考虑自动机在机匣中的相对移动对动态响应的影响,进一步提高了仿真精确度。     

柔性飞行器飞行动力学与结构动力学耦合分析方法

柔性飞行器的刚体运动和弹性变形相互之间存在耦合影响.为实现柔性飞行器的运动和结构内力的耦合求解,利用Lagrange方程推导柔性飞行器的刚体运动弹性变形耦合方程,其中弹性变形部分利用柔性体的弹性模态来描述;通过算例研究柔性对飞行器运动轨迹和姿态的影响以度刚体运动对结构内力的影响,验证了刚体运动方程和结构动力学方程耦合求解的必要性.     

发射箱车载倾斜发射过程下沉量影响因素研究

为研究车载倾斜发射装置在导弹发射过程中发射箱下沉量的主要影响因素,通过改进的Craig-Bampton方法将车架、回转台、发射架等柔性体融合在车载导弹发射系统多体动力学模型中,建立导弹发射系统刚柔耦合动力学模型,研究车架变形、回转台变形、发射架变形、燃气流冲击、风载荷作用以及起竖油缸变形等因素对发射装置动态响应的影响,获得不同因素对发射箱下沉量的影响因子,为开展系统的优化设计,减小发射过程中发射箱的下沉量及导弹初始扰动提供了理论依据。     

防空火箭炮刚柔耦合发射动力学仿真

为了研究防空火箭炮射击过程中的振动特性,以多柔体动力学理论为基础,采用＂模态缩减法＂生成柔性车大梁,用可以求解刚体和柔性体之间非线性接触问题的＂节点法＂生成柔性定向管,建立某车载防空火箭炮刚柔耦合动力学模型.结合相关实验参数进行了数值仿真,并与多刚体模型仿真结果相比较.结果表明：与纯刚性模型相比,考虑定向管和车大梁柔性变形的动力学模型更贴近于火箭炮的实际射击情况;柔性变形影响火箭弹出管口的初始扰动,进而影响射击精度.该研究对于改善火箭的初始扰动具有参考价值.     

基于刚-柔耦合理论的某供药机构的仿真分析

某供药机构中分药装置的拨杆需在极短的时间内与抱爪的卡锁接触,并将模块药从储药筒中拨出;为了研究高速运动对运动部件的影响,考虑拨杆为柔性体,并建立相应的柔体动力学方程;将原动件拨杆和被接触件卡锁用Ansys软件创建成柔性体,在ADAMS中建立相应的刚柔耦合动力学模型,与原有的多刚体动力学模型对比.对比结果表明:柔性体拨杆在外力作用下时,速度响应曲线会出现波动,而刚性体拨杆不会;针对柔性体碰撞仿真计算出的接触力比刚性体碰撞时的接触力峰值小且滞后;导致以上结果的原因是运动过程中柔性体部件会发生弹性变形.该研究对研究某供药机构中的分药装置有一定的参考作用.     

柔性弹丸飞行动力学研究

建立了大长细比弹丸刚体运动和柔性弯曲变形耦合的动力学模型；定义了柔性弹丸的平均弹轴系和刚体运动；以梁的弯曲理论为基础，推导了柔性弹丸的弯曲变形方程。在准静态变形条件下给出了柔性弹丸的攻角运动方程及其解，并由此获得了柔性弹丸的静态和动态稳定性条件，从中可看出柔性变形对弹丸飞行稳定性的影响，为长大细比弹箭的设计提供了重要的理论依据。     

身管柔性对炮口扰动的影响

讨论了自行火炮身管为柔性体时的炮口扰动.对由多个刚体和柔性体组成的系统,运用多柔体系统动力学和火炮发射动力学理论,用模态展开法描述构件的弹性变形,用Kane方法建立了自行火炮的发射动力学模型.并对某履带式自行火炮实施了动力学仿真,得到了炮口扰动的规律.     

考虑弹性的导弹倾斜发射动力学研究

针对导弹离轨安全性问题,研究了考虑弹性响应的导弹倾斜发射过程,以及导弹质量特性和发射角度的影响。提出了导弹倾斜发射动力学模型,其中考虑了离轨时刻导弹弹性变形释放产生的弹性响应和动载荷,以及离轨后低速飞行过程中的气动力,建立了导弹的结构动力学模型。通过算例研究了导弹离轨动力学模型的可行性,获得了导弹质量特性参数和发射角度对动力学和弹性响应的影响。研究发现,导弹离轨前,弹体在重力和前后滑块支撑力作用下发生弹性变形,在离轨时刻弹性释放,产生弹性响应,使得弹体受到动载荷;导弹质量和惯量对刚体运动影响较大,导弹质量和惯量越大,沉浮运动和俯仰运动响应越大,且分别呈现线性和非线性趋势;发射角度越大,导弹的沉浮运动、俯仰运动以及弹性响应越小。     

动力翼伞系统拟坐标形式的多体动力学建模

精准的翼伞空投着陆需要更接近实际的动力学模型。采用拟坐标形式的Lagrange方程,提出反映翼伞连接方式和相对运动的翼伞多体动力学建模方法。针对翼伞系统稳定飞行的运动特性,将其处理为伞衣、伞绳和载荷等多刚体系统。利用多项式形式表示伞衣下拉后缘时的气动力,附加质量影响处理为等效力,各体平动速度和角速度作为拟坐标,建立无约束形式的多体动力学方程。以某小型翼伞系统为例,仿真分析了单刚体和多刚体模型在下拉后缘、突风扰动和不同吊挂模式下伞衣与载荷的运动特性。仿真结果表明,所建模型有效反映了翼伞系统的相对运动,可通过改变连接方式提高载荷运动的稳定性。     

车载导弹多柔体发射动力学仿真研究

发射装置中某些构件的柔性效应对导弹发射系统的动力学过程会产生重要影响。针对某车载两联装导弹发射系统．将弹墚系统以及与之接触的地面土体作为一个完整系统。并考虑燃气流冲击力造成的地面振动的影响,分别进行多刚体系统和刚柔耦合系统的发射动力学仿真,分析构件的柔性变形对发射筒的振动和导弹出简姿态变化的影响。结果表明,考虑地面振动的多柔体刚柔耦合动力学模型可以更好地模拟发射动力学过程。     

冲击载荷下石英晶体振荡器失效机理分析

石英晶体振荡器通常作为电子信息处理系统的时间或频率基准源。在较高冲击环境下,晶振经常会出现输出信号频率改变,导致系统工作异常,冲击消失后其性能又恢复。针对冲击载荷对石英晶体振荡器性能失效的影响,以常见石英晶体振荡器结构为研究对象,通过建立其动力学响应模型,结合力-电等效转换特性,定性分析了冲击载荷下晶振性能失效机理。通过锤击实验,验证了分析结果。结果表明,当冲击载荷使晶振片结构产生大变形时,石英晶振等效电容和等效电阻随冲击载荷变大而变大,导致晶振输出信号频率变大,晶振会出现性能失效;较小冲击时,晶振片产生的变形较小,频率变化可忽略不计,表现出高稳定性。     

缓冲装置对某导弹系统初始扰动的影响研究

为研究缓冲装置对导弹系统初始扰动的影响,将接触变形碰撞模型应用于某导弹弹筒间隙中,基于拉格朗日方法建立了安装后坐缓冲装置的导弹发射系统运动耦合的多刚体动力学模型。通过数值仿真得到了系统的动力学响应,结果与实测参数基本一致。通过对比无缓冲装置的系统响应,说明安装后坐缓冲装置能够减小系统初始扰动,对推力偏心和弹筒间隙的影响具有调节作用。     

多管火箭炮刚柔耦合多体发射动力学仿真研究

以多刚体动力学和柔性多体动力学理论为基础,建立了刚柔耦合多体系统动力学方程;应用ADAMS、ANSYS软件,通过建立ADAMS模型,并在模型中引入柔性定向管,对某火箭炮系统进行了发射动力学仿真和分析,得到了全炮的受力及振动情况,为今后更精确的研究火箭炮的发射过程动力学特性提供了理论参考。     

导弹垂直发射系统柔性多体动力学建模与仿真

基于有限元素法和修正的固定界面子结构模态综合法-Craig-Bampton法,在虚拟样机技术(VPT)仿真平台上建立舰载导弹垂直发射系统(VLS)的柔性多体动力学模型,进行了发射过程的动力学仿真,并和刚体模型的计算结果进行了对比。获取导弹发射阶段的弹道和姿态参量偏差,进行了弹体柔性变形对初始弹道特性和发射安全性影响的分析。     

柔体火箭弹道模型的建立

以低速旋转的尾翼式火箭为研究对象,以梁的弯曲理论为基础,进行微元体和刚体的受力分析,推导出柔性火箭的弯曲变形方程,建立了柔性火箭飞行运动和柔性弯曲变形耦合的动力学模型。     

平面两自由度变形机翼的动力学建模与控制

研究一种两自由度平面变形机翼的动力学建模与控制问题。采用分析力学Lagrange方法建立了变形机翼多刚体动力学模型,模型考虑了机翼前缘所受到的空气动力载荷和外部弹性蒙皮等因素。由于变形机翼是一个强耦合、冗余驱动的非线性多输入多输出系统,采用伪逆法设计冗余驱动系统的控制分配器,采用动态逆方法实现系统精确线性化及两自由度的解耦控制,并与传统PID方法相结合构成了冗余驱动变形机翼的控制系统。通过ADAMS动力学仿真,对所建立的动力学方程进行了模型验证,并通过Matlab控制系统仿真,测试了系统的控制性能。研究结果表明,将Lagrange方法、伪逆法、动态逆控制、传统PID方法相结合可以有效解决平面两自由度冗余驱动变形机翼的动力学与控制的基本问题。     

基于虚拟体的身管多体动力学模型研究

为了建立相对准确高效且充分考虑弹丸接触力等外加载荷影响的柔性身管模型,通过将虚拟体引入身管系统,提出了一种柔性身管的建模方法,推导了虚拟体在系统中的约束方程和身管的多体动力学方程.以某型履带式自行火炮为例,引入身管的多体模型,获得了在相同射击条件下试验测试数据与仿真计算结果的对比曲线.分析表明,应用该方法构建的柔性身管模型能够描述弹丸接触力等外加载荷的作用,并可以较精确地计算火炮的炮口扰动和身管的弹性振动.     

柔性冲击下钢筋混凝土柱的动态响应

为给钢筋混凝土结构的抗冲击设计和性能评估提供理论参考,通过建立柔性冲击下钢筋混凝土柱精细化有限元模型,分析钢筋混凝土柱的冲击响应和损伤破坏模式.根据柱的破坏特征,提出一种构件冲击损伤评估方法,并探讨冲击体刚度、冲击质量、冲击速度和轴压比对冲击力、破坏模式和损伤机理的影响规律.结果表明:冲击体刚度会显著影响钢筋混凝土柱的动态响应;柔性冲击体在撞击过程中首先通过自身变形消耗部分初始动能,从而减小钢筋混凝土柱在局部响应阶段发生剪切破坏的概率;当冲击体刚度保持不变时,冲击速度对钢筋混凝土柱动态响应的影响比冲击质量显著;轴压比的增大在一定程度上可提高钢筋混凝土柱的抗冲击能力.     

基于一体化建模技术的液压舵机动力学仿真分析

为了研究液压舵机本体结构的动力学响应对导弹液压舵机系统工作稳定性的影响,以液压舵机系统的工作原理为基础,建立了基于多平台的液压舵机系统机电液一体化模型,分析了包括活塞、连杆、曲柄结构的舵机动力学模型,计算了正常工作状态下液压舵机部件的承载力;并运用有限元法得到了液压舵机本体结构的振动特性。结果表明,一体化建模技术能比较准确的描述舵机本体结构的动力学响应特性,在产品研制过程中有较大的工程应用价值。