基于剛柔耦合模型的火箭炮發射動態響應研究

崔龍飛，張 龍，羅 云，陳福紅，馬 威

(1.南京理工大學 機械工程學院，江蘇 南京 210094；2.中航工業洪都660研究所，江西 南昌 330024)

火箭炮發射是一個高瞬態、強沖擊、非線性的復雜過程，各部件之間存在劇烈的接觸碰撞。用多剛體動力學方法進行仿真計算時，由于忽略了各構件的彈性變形，結果存在局限性和不準確性。為考慮定向管、俯仰軸、發射裝置底座的變形對動力學響應過程的影響，利用有限元分析軟件ABAQUS建立柔性部件有限元模型，通過外部節點設置和模態計算，獲得模態中性文件，利用ADAMS-Flex柔性模塊導入仿真模型，建立可以處理剛柔接觸問題的剛柔耦合發射動力學模型，并通過動力學計算得到發射裝置的動態響應特性。為火箭炮結構優化設計和減小初始擾動做準備，具有一定的理論意義和實用價值。

1 剛柔耦合多體動力學方程的建立

火箭炮剛柔耦合系統中，剛體按照多剛體動力學理論建立方程，而柔性體用有限元法建立方程，將兩者組集就可以得到剛柔耦合的多體系統動力學方程[1]。

ADAMS采用的是歐拉-拉格朗日建模方法，選取系統內每個零件的質心在慣性參考系的3個直角坐標和3個歐拉角為笛卡爾廣義坐標，求解思路：對火箭炮系統中的各個構件建立坐標系，進而獲得整個多體系統中任意點的位置、速度和加速度，從而推導出系統中各個構件的動能、勢能及廣義力等參數，最終建立構件的動力學方程，最后將約束吸收到動力學方程中，形成整個多體系統的剛柔耦合模型。……