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弹炮发射系统的刚柔耦合动力学

作　者: 夏文斌
导　师: 章定国
学　校: 南京理工大学
专　业: 固体力学
关键词: 刚柔耦合系统动力刚化子系统法柔性梁摩擦力数值仿真火箭发射系统
分类号: TJ303
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

本文对弹炮发射系统中的典型模型——空间多刚体系统，末端体是柔性体，其上有一运动着的物体组成的刚柔耦合多体系统的动力学问题进行了研究。刚柔耦合多体系统的动力学问题与一般的多刚体系统动力学问题有着本质的差别，表现为大位移刚性运动和小变形运动之间的强烈耦合。Kane研究了作大范围运动的弹性梁模型，首次提出动力刚化的概念，揭示了柔性梁的纵横向振动的耦合所引起的耦合变形项是产生动力刚化现象的本质原因。对刚柔耦合武器发射架进行动力学建模，将发射架分成两个子系统，一个是多刚体系统，另一个是空间大位移运动，其上有一运动着质量块的柔性发射管，先对两个子系统的动力学分别建模，然后再考虑两个系统之间的动力学耦合，从而获得整个系统的动力学模型，这种方法把复杂系统离散成简单系统，再由简单系统的动力学模型组合成整个系统的动力学模型，使整个建模过程高效、方便。在建模过程中，本文考虑了柔性梁的纵向变形和横向变形，系统产生动力刚化效应，并引入摩擦系数，考虑了柔性梁与其上运动质量块之间的摩擦力。最后，以火箭发射系统为例，考虑发射管的柔性效应，进行动力学性态分析和仿真。并通过自编数值仿真软件，得出有效结论。

全文目录

中文摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-15
  1.1 本文研究的工程背景和意义  7-8
  1.2 多体系统动力学研究现状  8-12
    1.2.1 多刚体系统动力学发展现状及建模方法  8-9
    1.2.2 多柔体系统动力学发展现状及建模方法  9-12
    1.2.3 刚柔耦合动力学研究的任务  12
  1.3 多体发射系统耦合动力学的研究概况  12-14
  1.4 本文的研究内容  14-15
2 空间运动体上柔性梁的动力学分析  15-25
  2.1 引言  15-16
  2.2 空间运动体上柔性梁的动力学分析  16-25
    2.2.1 空间运动体上的柔性梁  16-17
    2.2.2 微元法建立柔性梁的动力学方程  17-19
    2.2.3 微分方程的离散化及求解  19-21
    2.2.4 梁的三维动力学仿真  21-23
    2.2.5 梁的动力刚化效应  23-25
3 一类发射系统的刚柔耦合动力学  25-35
  3.1 引言  25
  3.2 发射系统的动力学建模  25-30
    3.2.1 子系统 I 的动力学方程  26-27
    3.2.2 子系统 II 的动力学方程  27-28
    3.2.3 整个系统的耦合动力学  28-30
  3.3 发射系统仿真实例  30-35
4 刚柔耦合的火箭发射系统动力学  35-49
  4.1 引言  35-36
  4.2 刚柔耦合火箭发射系统动力学建模  36-38
    4.2.1 子系统 I 的动力学方程  36-37
    4.2.2 子系统 II 的动力学方程  37-38
  4.3 整个系统的耦合动力学方程  38-44
    4.3.1 (V|→)＇和(M|→)＇的求取  38-40
    4.3.2 子系统 I 的动力学方程的进一步表达  40-42
    4.3.3 系统动力学方程及其积分求解  42-44
  4.4 刚柔耦合的火箭发射系统仿真实例  44-49
5 全文总结  49-51
致谢  51-52
参考文献  52-56

弹炮发射系统的刚柔耦合动力学

内容摘要

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