自行火炮行駛試驗(yàn)仿真及工程應(yīng)用

前言
第 1 章　緒論………………………………………………………………………… 1
1.1　研究背景及意義 ……………………………………………………………………… 1
1.2　相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀 ………………………………………………………………… 2
1.2.1　仿真技術(shù)……………………………………………………………………………………… 2
1.2.2　履帶車輛行駛試驗(yàn)仿真技術(shù)………………………………………………………………… 3
1.2.3　履帶車輛強(qiáng)化試驗(yàn)仿真技術(shù)………………………………………………………………… 4
1.2.4　制動(dòng)仿真技術(shù)………………………………………………………………………………… 8
1.3　研究?jī)?nèi)容 ……………………………………………………………………………… 9
第 2 章　自行火炮行駛試驗(yàn)仿真技術(shù)及理論…………………………………… 10
2.1　虛擬樣機(jī)技術(shù) ……………………………………………………………………… 10
2.2　多體動(dòng)力學(xué)理論在 ADAMS 中的應(yīng)用 …………………………………………… 11
2.2.1　多體動(dòng)力學(xué)理論……………………………………………………………………………… 11
2.2.2 ADAMS 軟件及算法基礎(chǔ) …………………………………………………………………… 13
2.3　履帶車輛虛擬樣機(jī)仿真技術(shù) ……………………………………………………… 14
2.3.1　車輛動(dòng)力學(xué)建模方法………………………………………………………………………… 14
2.3.2　多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)在車輛性能分析中的應(yīng)用………………………………………………… 16
2.3.3　車輛動(dòng)力學(xué)仿真軟件 ATV 簡(jiǎn)介 …………………………………………………………… 16
2.4　本章小結(jié) …………………………………………………………………………… 18
第 3 章　自行火炮行駛路面建模方法 …………………………………………… 19
3.1　自行火炮行駛試驗(yàn)概況 …………………………………………………………… 19
3.2　隨機(jī)路面重構(gòu)方法 ………………………………………………………………… 20
3.2.1　路面不平度描述……………………………………………………………………………… 20
3.2.2　路面功率譜描述……………………………………………………………………………… 21
3.2.3　試驗(yàn)路面重構(gòu)方法…………………………………………………………………………… 27
3.3　常規(guī)行駛試驗(yàn)路面構(gòu)造方法 ……………………………………………………… 29
V
目　錄
3.4　試驗(yàn)場(chǎng)強(qiáng)化路面構(gòu)造方法 ………………………………………………………… 31
3.4.1　強(qiáng)化試驗(yàn)路面特點(diǎn)分析……………………………………………………………………… 32
3.4.2　強(qiáng)化試驗(yàn)路面數(shù)字化建模…………………………………………………………………… 32
3.4.3　強(qiáng)化試驗(yàn)路面分級(jí)…………………………………………………………………………… 38
3.5　本章小結(jié) …………………………………………………………………………… 42
第 4 章　自行火炮行走系統(tǒng)虛擬樣機(jī)構(gòu)建及驗(yàn)證……………………………… 43
4.1　自行火炮行走部分實(shí)體建模 ……………………………………………………… 43
4.1.1　結(jié)構(gòu)原理分析………………………………………………………………………………… 43
4.1.2　行走部分實(shí)體建模…………………………………………………………………………… 44
4.2　自行火炮虛擬樣機(jī)構(gòu)建 …………………………………………………………… 47
4.2.1　自行火炮力學(xué)模型描述……………………………………………………………………… 47
4.2.2　剛體約束關(guān)系………………………………………………………………………………… 52
4.2.3　虛擬樣機(jī)的建立……………………………………………………………………………… 54
4.3　自行火炮虛擬樣機(jī)驗(yàn)證 …………………………………………………………… 55
4.3.1　仿真校核、驗(yàn)證與確認(rèn)的概念及方法……………………………………………………… 55
4.3.2　虛擬樣機(jī)靜態(tài)驗(yàn)證…………………………………………………………………………… 59
4.3.3　虛擬樣機(jī)行駛試驗(yàn)驗(yàn)證……………………………………………………………………… 59
4.4　本章小結(jié) …………………………………………………………………………… 61
第 5 章　自行火炮虛擬樣機(jī)行駛仿真 …………………………………………… 62
5.1　自行火炮穩(wěn)態(tài)行駛試驗(yàn)仿真 ……………………………………………………… 62
5.1.1　測(cè)定行駛阻力系數(shù)方法……………………………………………………………………… 62
5.1.2　穩(wěn)態(tài)行駛過程仿真…………………………………………………………………………… 65
5.1.3　行駛過程動(dòng)態(tài)性能影響因素仿真分析……………………………………………………… 68
5.2　自行火炮幾何通過性仿真 ………………………………………………………… 72
5.2.1　翻越 0.7m 矮墻的仿真算例 ………………………………………………………………… 73
5.2.2　通過 2.5m 壕溝的仿真算例 ………………………………………………………………… 73
5.3　自行火炮緊急制動(dòng)仿真 …………………………………………………………… 74
5.3.1　不同工況緊急制動(dòng)仿真分析………………………………………………………………… 74
5.3.2　不同坡度路面緊急制動(dòng)仿真分析…………………………………………………………… 76
5.4　自行火炮強(qiáng)化行駛平穩(wěn)性仿真研究 ……………………………………………… 79
5.4.1　自行火炮振動(dòng)分析…………………………………………………………………………… 80
5.4.2　自行火炮行駛平穩(wěn)性評(píng)價(jià)方法……………………………………………………………… 80
5.4.3　基于強(qiáng)化行駛仿真的自行火炮平穩(wěn)性分析………………………………………………… 82
5.5　本章小結(jié) …………………………………………………………………………… 84
第 6 章　自行火炮行駛強(qiáng)化系數(shù)仿真計(jì)算 ……………………………………… 85
6.1　機(jī)械系統(tǒng)強(qiáng)化試驗(yàn)技術(shù) …………………………………………………………… 85
VI
自行火炮行駛試驗(yàn)仿真及工程應(yīng)用
6.1.1　加速壽命試驗(yàn)技術(shù)…………………………………………………………………………… 85
6.1.2　加速失效機(jī)理………………………………………………………………………………… 86
6.1.3　加速系數(shù)的定義……………………………………………………………………………… 87
6.2　自行火炮強(qiáng)化行駛試驗(yàn)仿真研究 ………………………………………………… 88
6.2.1　強(qiáng)化行駛試驗(yàn)仿真方法……………………………………………………………………… 88
6.2.2　車輛行駛強(qiáng)化系數(shù)…………………………………………………………………………… 89
6.3　基于疲勞機(jī)理的強(qiáng)化系數(shù)計(jì)算 …………………………………………………… 90
6.3.1　疲勞強(qiáng)化試驗(yàn)機(jī)理…………………………………………………………………………… 90
6.3.2　基于疲勞損傷的強(qiáng)化系數(shù)公式推導(dǎo)………………………………………………………… 92
6.3.3　疲勞強(qiáng)化系數(shù)計(jì)算…………………………………………………………………………… 93
6.4　基于磨損機(jī)理的強(qiáng)化系數(shù)計(jì)算 …………………………………………………… 104
6.4.1　磨損的特征和機(jī)理………………………………………………………………………… 105
6.4.2　磨損強(qiáng)化系數(shù)公式推導(dǎo)…………………………………………………………………… 105
6.4.3　磨損強(qiáng)化系數(shù)計(jì)算………………………………………………………………………… 108
6.4.4　結(jié)果討論………………………………………………………………………………………111
6.5　強(qiáng)化路面對(duì)構(gòu)件疲勞壽命變化規(guī)律的影響分析 ………………………………… 112
6.5.1　無阻尼系統(tǒng)在正弦型擾力作用下的振動(dòng)理論…………………………………………… 112
6.5.2　扭桿懸架系統(tǒng)振動(dòng)圓頻率的計(jì)算………………………………………………………… 114
6.5.3　周期強(qiáng)化路面激勵(lì)圓頻率的計(jì)算………………………………………………………… 116
6.5.4　結(jié)果分析…………………………………………………………………………………… 117
6.6　路面強(qiáng)化系數(shù)一致性研究 ………………………………………………………… 118
6.6.1　強(qiáng)化系數(shù)與自行火炮構(gòu)件的關(guān)系………………………………………………………… 119
6.6.2　強(qiáng)化系數(shù)與自行火炮型號(hào)的關(guān)系………………………………………………………… 122
6.6.3　結(jié)果討論…………………………………………………………………………………… 125
6.7　本章小結(jié) …………………………………………………………………………… 126
第 7 章　自行火炮制動(dòng)過程仿真及優(yōu)化 ………………………………………… 127
7.1　自行火炮制動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械傳遞機(jī)構(gòu)的建模與優(yōu)化 ………………………………… 127
7.1.1　機(jī)械連桿機(jī)構(gòu)建?！?127
7.1.2　機(jī)械連桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)化……………………………………………………………………… 128
7.2　影響液壓力關(guān)鍵參數(shù)的優(yōu)化 ……………………………………………………… 132
7.2.1　基于正交設(shè)計(jì)的影響液壓力關(guān)鍵參數(shù)的優(yōu)化…………………………………………… 132
7.2.2　基于 QPSO-LS-SVM 的影響液壓力關(guān)鍵參數(shù)的優(yōu)化…………………………………… 134
7.3　整車制動(dòng)聯(lián)合仿真模型的建立及試驗(yàn)驗(yàn)證 ……………………………………… 138
7.3.1　整車制動(dòng)仿真模型的建立………………………………………………………………… 138
7.3.2　液壓系統(tǒng)模型的設(shè)置……………………………………………………………………… 139
7.3.3　整車制動(dòng)聯(lián)合仿真模型的建立…………………………………………………………… 140
7.3.4　整車制動(dòng)試驗(yàn)驗(yàn)證………………………………………………………………………… 141
7.4　整車制動(dòng)聯(lián)合仿真模型動(dòng)力學(xué)仿真分析 ………………………………………… 141
VII
目　錄
7.4.1　基于 C 級(jí)路面動(dòng)力學(xué)仿真分析 ………………………………………………………… 141
7.4.2　基于不同坡度路面動(dòng)力學(xué)仿真分析……………………………………………………… 143
7.5　整車制動(dòng)性能影響因素仿真分析 ………………………………………………… 144
7.5.1　管路系統(tǒng)對(duì)整車制動(dòng)的影響……………………………………………………………… 144
7.5.2　泄漏對(duì)整車制動(dòng)的影響…………………………………………………………………… 145
7.5.3　油溫對(duì)整車制動(dòng)的影響…………………………………………………………………… 146
7.5.4　氣穴現(xiàn)象對(duì)整車制動(dòng)的影響……………………………………………………………… 146
7.5.5　磨損對(duì)整車制動(dòng)的影響…………………………………………………………………… 147
7.6　優(yōu)化設(shè)計(jì)方案及仿真 ……………………………………………………………… 148
7.6.1　優(yōu)化設(shè)計(jì)方案……………………………………………………………………………… 148
7.6.2　優(yōu)化結(jié)果檢驗(yàn)……………………………………………………………………………… 148
7.7　本章小結(jié) …………………………………………………………………………… 149
參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………………… 150