基于多体动力学的弹—伞系统动态特性仿真

着重对一种弹-伞系统的动态特性进行了仿真计算。计算时，以刚体弹道代替传统的质点弹道，利用多体动力学方法作理论分析，在Solid Works和MSC．Aadms中建立系统的动力学模型，进而进行了弹-伞系统的动态特性仿真，主要是过载仿真计算。与理论计算比较，结果相近，证明了仿真计算的可靠性。     

末敏弹旋转伞-弹系统阻力模型研究

采用末敏弹伞－弹系统４自由变质点弹道模型，深入分析了该系统在稳态和非稳态两种条件下运动规律的差异及形成的原因。针对末敏弹旋转扫描伞－弹系统的运动特点，提出一般条件下计算旋转扫描伞阻力系数的经验公式。     

传感子弹开伞高度仿真计算

传感子弹开伞高度的不同对其落地状态和落点精度有着很大的影响,为了确定传感子弹开伞高度,在建立伞弹系统弹道模型的基础上,利用Matlab/Simulink仿真平台,对伞弹系统的运动过程进行了仿真计算,计算结果与试验数据吻合较好,之后综合考虑风、装药号数以及射角等各种因素的影响,利用该仿真模型对传感子弹的开伞高度进行了仿真计算,计算结果表明:一号装药开伞高度应选择在175～250m范围内,六号装药开伞高度应选择在150～225m范围内。     

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。     

伞-弹系统九自由度动力学模型

子弹一降落伞系统具有非常复杂的动力学特性,综合应用降落伞动力学、多体动力学的理论和分析方法,建立了伞一弹系统稳定下降阶段的九自由度动力学模型,并利用试验数据对模型的有效性进行了验证分析。在此基础之上分析了阵风作用下子弹姿态运动特性及扫描点运动规律。研究成果可应用于一般伞一弹系统的设计分析、指导伞一弹空投试验。     

内装式空中发射箭伞系统多体动力学分析

为解决传统动力学在空中发射系统建模时推导工作量大、过程繁琐的问题,针对内装式空中发射箭伞系统特点,应用多体动力学理论建立了箭伞系统动力学模型,采用嵌入式约束法处理系统的多体动力学问题,导出具有形式简洁、计算方便、便于推导且有一定通用性的箭伞多体动力学模型.应用所建多体动力学模型对箭伞系统运动过程进行了仿真及分析,仿真结果与试飞测量数据的对比验证了模型的有效性,结果表明,所建模型能真实地反映实际问题,可为相应空中发射系统的设计、性能预测和评估提供依据.     

ADAMS多体系统建模与动力学方程迭代求解

基于ADAMS的复杂多体系统建模与动力学方程的迭代求解,是将复杂多体系统分割为一个主子系统和若干辅子系统.主子系统用ADAMS建模并求解.辅子系统由用户自编外部程序建模并求解.依据位移、速度、加速度的协调条件,使主、辅子系统发生联系,利用ADAMS求解器嵌含的迭代过程,实施整个系统的迭代求解.     

火箭柔性发射系统动力学建模与数值仿真研究

把多体系统动力学的Ｋａｎｅ方法和有限元法应用于火箭柔性发射系统。针对工程实际，对建模与求解过程中的一些关键问题进行了探讨。建立了一个具有十一个刚性运动自由度、六阶定向器柔性模态自由度的发射系统物理模型。推导出该物理模型的发射动力学方程，并对常推力作用下系统的时域响应进行数值仿真。在此基础上，初步分析了定向器的弹性振动对火箭弹离轨时的初始扰动的影响。     

翼伞系统5段归航轨迹优化研究

为实现翼伞系统精确空投和方便归航过程下拉操控,需对翼伞归航轨迹分段处理并优化。建立翼伞系统高精度9自由度动力学模型,通过数值分析得到稳态滑翔比以及转弯角速率限值。以耗能最小为目标函数,耗时和转弯半径为输入变量,建立5段归航轨迹优化模型。将5段归航轨迹作为初始条件,利用伪谱法进行轨迹优化,给出归航最优参考路径,并对比分析了5段归航与直接归航过程能量损耗。仿真结果表明,所提出的5段归航轨迹优化策略,具有其控制量函数形式简单、便于应用的优点。     

连续突变系统动力学建模

在虚拟样机仿真分析软件ADAMS(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems)建模中,若某一构件的约束条件在运动过程中发生连续突变则难以建立与物理现象相符的系统模型。基于多体动力学对这一问题进行分析,针对同一约束在运动过程中发生连续突变现象提出了预定义约束的策略。实例仿真表明:预定义约束的策略能够模拟实际物理现象,实现系统的全局仿真并得到与试验相符的结果曲线。     

车载导弹多体发射动力学仿真研究

为研究车载导弹倾斜发射过程中动力学响应,利用三维建模软件Pro/E将模型导入ADAMS,建立了车载导弹的多体系统发射动力学模型。对不同工况下的发射过程进行动力学分析,获取了导弹发射阶段发射箱口的振动参量(位移)和姿态参数。仿真结果表明,文中提出的多体动力学模型及仿真方法是可行的。     

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。     

多体系动力学Riccati离散时间传递矩阵法

多体系统离散时间传递矩阵法是近年发展的多体系统动力学方法，因无须建立系统动力学方程、相关矩阵阶次低、计算速度快、建模程式化程度高等特点而倍受重视。为提高多体系统离散时间传递矩阵法的计算稳定性，本文将其与Riccati变换相结合，形成多体系统Riccati离散时间传递矩阵法，使空间传递两点边值问题化为初值问题、矩阵阶次降低。在Riccati变换时，选择了不同于振动力学Riccati传递矩阵法的合适中间变量，不扩大存储量的前提下进一步减小了计算时间。与多体系统离散时间传递矩阵法相比，提出的方法改善空间传递数值稳定性的同时不仅节省了计算时间，也提高了时间迭代计算稳定性。数值算例证明该方法对自由度十万的大系统有敖、稳定性好，具有一定工程应用价值。     

三轴旋转惯性导航系统的旋转控制建模研究

为了减小载体运动对于旋转惯性导航系统误差调制作用的影响,建立三轴旋转惯性导航系统在隔离载体运动条件下的控制模型。基于三轴框架结构定义合理的坐标系,分析载体运动在三轴框架中的传递过程,建立载体运动与周期性旋转惯性测量单元运动之间的数学解析关系。在此基础上,根据欧拉动力学方程,建立三轴框架运动与电机力矩、载体运动之间的动力学模型。联合载体运动传递过程和动力学模型,建立三轴旋转惯性导航系统在隔离载体运动条件下的控制模型,得到了载体运动过程中外环轴上的转动惯量随俯仰角而实时变化的解析形式。仿真和实际实验验证了理论分析结果,可为旋转控制算法设计提供理论参考。     

车载冷发射刚柔耦合动力学建模与仿真

为了分析大跨度柔性车架和起竖托架对车载冷发射系统动态响应的影响,满足快速化和精确化仿真的需要,针对车载冷发射系统典型结构和弹射物理过程,基于笛卡尔坐标方法描述体的运动,以适应发射车约束复杂的特点。采用浮动坐标系方法描述柔性体的变形,通过模态综合法缩减系统的自由度数,并提出采用赫兹接触模型模拟弹重的释放过程,最终建立了车载冷发射系统刚柔耦合动力学快速仿真模型。分别基于弹射模拟试验系统和实装系统对仿真模型进行了试验验证和仿真验证,并进行了车载冷发射刚柔耦合动力学响应分析。结果表明：提出的刚柔耦合仿真模型能够快速有效地分析车载冷发射弹射过程的动态响应特性,满足工程设计的需要;柔性车架模型比刚性车架模型更合理,而且弹射过程发射管口x向相图的奇异点为稳定焦点,说明车载冷发射系统能够恢复到稳定平衡状态。     

基于Kane方法的波浪驱动水下航行器动力学模型建立

基于多体系统动力学理论,定义并选取适当的坐标系和广义坐标,对波浪驱动水下航行器多体系统进行运动学分析,得到各部分的速度和加速度;基于Kane方法进行动力学分析,计算各部分的偏速度和偏角速度,进而求得系统的广义主动力和广义惯性力。将系统的广义惯性力和广义主动力代入Kane方程中,得到波浪驱动水下航行器多体系统动力学模型。在受力分析中,不仅考虑了惯性力、惯性力矩、重力和浮力以及流体动力,还重点分析了波浪力和多体系统的附加质量力。对波浪驱动水下航行器进行了运动仿真,仿真结果显示航行器航行稳定,所建立的模型是有效的。     

车载炮发射动力学仿真研究

采用I-DEAS软件平台构建了122 mm车载炮实体模型,得出一系列动力学参数。运用多体动力学的Kane方法,结合计算机符号推导公式,建立了车载火炮发射系统的9个自由度动力学模型,进行了总体结构动力学仿真。数值计算真实地描述了系统的受力状况及运动规律,并进行火炮射击稳定性分析,为火炮总体设计提供依据。     

某82 速迫新型供弹系统及其多体动力学仿真分析

针对目前速射迫击炮供输弹系统自动化程度不足的问题,基于82 速射迫击炮设计一种结构紧凑、供弹稳 定可靠的新型供输弹系统,并进行跨平台的机电系统联合仿真研究。供弹系统采用可抛弃弹荚供弹方式,能够实现 密排弹舱布置,提高系统携弹量,可快速完成迫击炮连续自动射击;为验证供弹系统供弹过程,利用动力学软件Adams 和控制分析软件Simulink,建立供弹系统多体动力学模型和机电联合仿真模型,并对其进行仿真分析。仿真分析结 果表明：控制系统动态特性稳定可控,可为物理样机设计提供理论依据。     

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。