[发明专利]一种基于显式动力学的弹架振动耦合源确定方法及装置

说明书

一种基于显式动力学的弹架振动耦合源确定方法，包括如下步骤：S1、建立弹体有限元模型；建立架体有限元模型；S2、采用有限元方法，对弹体与架体进行模态分析，获取模态分析结果；S3、建立弹体和架体耦合振动显式动力学分析模型，并进行计算；S4、根据弹体轴向过载验证S3中计算结果是否合理，合理则转入S5，不合理则转入S3，修改弹体和架体耦合振动显式动力学分析模型，重新计算；S5、对弹体横向过载做快速傅里叶变换，然后与S3中的模态分析结果对比，确定振动耦合源。本发明解决了现有计算方法导弹离架过程载荷分析不彻底的问题，能够为导弹结构设计提供准确的输入。

技术领域

本发明涉及一种基于显式动力学的弹架振动耦合源确定方法及装置，涉及导弹载荷分析领域。

背景技术

导弹结构的载荷分析是进行导弹设计的重要依据，根据工程人员的经验，采用倾斜热发射的导弹，在发射离架之前，由于导轨与导弹之间的间隙、推力不均匀等因素的影响，导弹与发射架之间将发生振动耦合，产生较大的横向过载。特别是对于有助推的导弹而言，发射离架过程中产生的横向过载会超过助推段以及分离舱段飞行过程中的最大过载。

传统的导弹载荷分析大多是基于弹道计算程序得到导弹过载，再将过载作为输入条件，用简化的梁模型计算得到弹体截面的轴力与弯矩，以此作为结构设计的输入条件。这种载荷分析方法简单实用，但是计算粗略，无法分析考虑导弹发射离架过程中弹架耦合振动产生的载荷。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，解决了现有计算方法导弹离架过程载荷分析不彻底的问题，本发明能够为导弹结构设计提供准确的输入。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：

一种基于显式动力学的弹架振动耦合源确定方法，包括如下步骤：

S1、建立弹体有限元模型；建立架体有限元模型；

S2、采用有限元方法，对弹体与架体进行模态分析，获取模态分析结果；

S3、建立弹体和架体耦合振动显式动力学分析模型，并进行计算；

S4、根据弹体轴向过载验证S3中计算结果是否合理，合理则转入S5，不合理则转入S3，修改弹体和架体耦合振动显式动力学分析模型，重新计算；

S5、对弹体横向过载做快速傅里叶变换，然后与S2中的模态分析结果对比，确定振动耦合源。

优选的，所述建立弹体有限元模型的方法为：弹体有限元采用全壳模型，并根据几何模型分段，采用密度等效的方法调整每一舱段的质量质心，每个舱段采用实际厚度，弹体内部的元器件通过添加质量点进行模拟。

优选的，所述建立架体有限元模型的方法为：架体有限元模型中包括导向支撑架、起竖臂、液压支撑杆、导轨、挡弹块，其中导向支撑架、起竖臂、液压支撑杆均简化为四边形壳单元，导轨、挡弹块简化为六面体实体单元。

优选的，所述对弹体与架体进行模态分析，采用子空间迭代法，分析前30阶模态。

优选的，S3中计算结果是否合理的判定方法为：若S3计算结果中轴向过载的大小与发动机推力给弹体的加速度大小的比值为0.9～1.1，则合理，否则为不合理。

优选的，S5中确定振动耦合源的方法为：对横向过载快速傅里叶变换结果，其频域峰值所在的频率与步骤S2模态分析计算结果对照，如果与某结构的固有频率的比值为0.9～1.1，则认为弹架耦合振动来源于该结构。

一种基于显式动力学的弹架振动耦合源确定装置，包括：

第一建模模块，用于建立弹体和架体有限元模型；

模态分析模块，采用有限元方法，对弹体与架体进行模态分析，获取模态分析结果；