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高g值长脉冲引信实验台有限元分析及优化设计

吕唯唯  
【摘要】: 随着计算机技术、信息技术的发展,现代军工行业对现代引信研制也提出了更高的要求。尽管现代引信研制已经采用了各种新技术,但长期以来的引信研制方法仍然是传统的经验式方法,既费时又费钱。在引信设计阶段,采用虚拟仿真技术可以实现计算机上对引信性能的测试和评估,从而不断改进设计和提高性能。因此,在现代引信研制中,有限元虚拟仿真技术得到了越来越广泛的应用。 本文针对某高g值长脉冲引信实验台的动态特性,以理论分析和虚拟仿真技术为方法,在计算机上初步实现了引信动态特性虚拟仿真,能够为某高g值长脉冲引信实验台设计提供合理的参数。 运用Pro/E软件建立了某高g值长脉冲引信实验台的数学模型,根据实验台工作原理,确定引信冲击盘的位移边界条件及载荷情况,运用双线性及Plastic Kinematic材料本构模型,应用ANSYS/LS-DYNA软件对某高g值长脉冲引信实验台进行高速碰撞仿真模拟,分析了该引信实验台加速度、碰撞接触时间及内能随时间的变化规律。结果表明在高速碰撞过程中,应变率对碰撞特性有很大影响,Plastic Kinematic本构模型可以很好地模拟高速碰撞过程,模拟分析的结果可以为某高g值长脉冲引信实验台的设计提供可靠的理论依据。 此外,还对引信实验台的冲击盘进行静力学和瞬态动力学有限元分析,从中可知,冲击盘在静态和动态工况下的应力分布基本相同,其结构强度超过了材料许用值,需要对实验台冲击盘的结构尺寸进行优化设计。最后本文以实验台冲击盘为研究对象,建立冲击盘参数化模型和设计空间,以冲击盘轻量化为目标函数,刚度和位移作为约束条件,用ANSYS软件对冲击盘的结构尺寸进行优化,以达到满足静、动态特性指标情况下并降低自重的目的。对优化后的几何尺寸进行圆整,对优化后冲击盘模型进行有限元分析,在满足其静态,动态特性的前提下,得到最终理想的冲击盘模型尺寸。得出的结论为引信实验台的设计提供了理论依据,同时对其它类引信的设计也会有相关借鉴意义。


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