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经典案例
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基于ANSYS开发的榴弹强度分析App

发布于:2016-02-08 17:26
强度分析

      弹丸的主要装填物是炸药,发射时,在炸药中作用有惯性力和相应的压力,并使炸药内部产生一定的变形,或者发生颗粒间的相对移动和摩擦,从而导致热现象。如果炸药应力过大,就有可能引起炸药早炸,为了确保发射时的安全,必须限制发射时炸药内的最大应力值。对榴弹的弹丸强度分析进行研究,使用ANSYS参数化设计语言进行二次开发,研制了榴弹强度分析App。该系统从参数文件中读取弹丸强度分析参数,对导入的弹体和装填物模型进行非线性分析,得出弹丸上各结点应力、应变信息,输出位移图、等效应力图.输出的分析结果可供专家系统使用。
      App先首先从参数文件中读取强度分析参数,然后创建有限元模型、施加载荷并求解,最后输出计算结果,系统流程图如图所示。使用VC语言开发强度分析App的主界面,该界面左侧的按钮用于输入强度分析参数、导入弹体和装添物模型、定义约束和加载、定义接触面然后计算求解,右侧按钮用于查看分析的结果。从参数文件读取榴弹设计专家系统将用于榴弹强度分析的参数数据保存在参数文件中,在App运行时,用户可选从参数文件中读取参数。读取出的参数显示在输入对话框。施加载荷并求解根据施加载荷和约束条件,进行求解运算,计算出弹丸上各结点应力、应变信息。
      由于弹丸在炮膛内处于运动状态,添加的边界条件如下:(1)平面加一个与此平面相垂直的位移约束,z方向位移为零,(2)YZ平面加一个与此平面相垂直的位移约束,X方向位移为零,(3)根据榴弹设计经验,上定心部下缘线轴向位移为零。当弹体受到的膛压火药气体压力达到最大时,加速度也达到最大,因而惯性力、装填物压力等均达到最大值。相比之下,弹带压力下降很多,故可将弹带压力略去。另外此时期弹丸的旋转角速度尚很小,在应力计算中可以略去由旋转产生的应力。因此选择施加的载荷有:火药气体压力、轴向惯性力、引信作用力。输出分析结果输出弹丸径向位移图、轴向位移图、综合位移图、弹体等效应力图和装填物等效应力图。输出的结果可被榴弹设计专家系统调用,提供榴弹设计参考。
      实例分析以某榴弹为例运行App,检验App运行情况。输入参数,输出综合位移图和弹体等效应力图如图所示。有限元分析计算出的变形情况与实际情况比较吻合,发射时弹体屈服面积较小,根据弹丸设计准则,强度满足要求。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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