[发明专利]一种坦克炮塔座圈摩擦学和动力学耦合分析方法

说明书

本发明涉及一种坦克炮塔座圈摩擦学和动力学耦合分析方法，包括以下步骤：步骤一：构建坦克炮塔座圈含间隙接触有限元分析模型；步骤二：构建坦克武器系统虚拟样机仿真模型；步骤三：构建坦克炮塔座圈润滑性能分析模型。本发明提供的方法可为坦克炮塔座圈动力学行为和润滑性能的准确获取、润滑状态的合理判断和润滑失效的有效预测提供重要参考。

技术领域

本发明属于坦克武器系统技术领域，具体涉及一种坦克炮塔座圈动力学与摩擦学耦合分析方法。

背景技术

炮塔座圈作为影响坦克打击能力和射击精度的关键部件，其在炮塔转动和发射过程中载荷传递方面承担着重要作用。以往研究通常侧重于炮塔座圈动力学特性方面的研究，对其润滑性能的研究相对较少。在作战环境下炮塔座圈常处于重载、冲击载荷和高温等苛刻工况下，这对炮塔座圈的动力学行为及润滑性能带来了极大挑战，其性能的好坏将直接影响到炮塔座圈乃至整个坦克武器系统的服役性能和可靠性。因此很有必要研究一种耦合摩擦学与动力学以分析炮塔座圈工作性能的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种坦克炮塔座圈摩擦学和动力学耦合分析方法，解决了现有技术中存在的坦克炮塔座圈动力学行为和摩擦学特性耦合作用机制不明确的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种坦克炮塔座圈摩擦学和动力学耦合分析方法，包括以下步骤：

步骤一：构建坦克炮塔座圈含间隙接触有限元分析模型；

步骤二：构建坦克武器系统虚拟样机仿真模型；

步骤三：构建坦克炮塔座圈润滑性能分析模型。

通过所述步骤一至步骤三得到的坦克炮塔座圈不同方位角处接触载荷、油膜压力和油膜厚度分布可为炮塔座圈滚珠受力状况和接触微区润滑状况的合理判断提供参考。

进一步的，将含初始间隙的坦克炮塔座圈几何模型导入有限元分析模块中，在定义接触体单元属性、单元材料常数的基础上，首先从(0.01～10)之间选取合适数值作为比例因子，即为预估的缺省接触刚度系数，划分网格、定义接触对、定义边界条件、施加载荷，然后应用扩张的拉格朗日算法，在迭代中进行修正，最终求解坦克炮塔座圈接触特性参数。

进一步的，步骤二中，采用三维建模模块建立坦克武器系统模型，根据在发射过程中某型坦克武器系统各部件运动和连接关系，对各部件施加约束副；

将建立的坦克武器系统实体模型导入动力学仿真模块中，赋予坦克武器系统各部件材料属性，根据各部件的拓扑关系利用运动副、力元、接触碰撞等动力学约束方程完成各子系统及坦克武器系统动力学模型的装配连接，从而建立坦克武器系统虚拟样机模型；

对坦克武器系统虚拟样机模型施加发射载荷可得到坦克炮塔座圈不同方位角处滚珠接触载荷分布；

采用线接触弹流分析方法近似分析坦克滚珠座圈中的点接触弹流问题。

进一步的，步骤三中，所采用的坦克炮塔座圈润滑性能计算方程为：

式中h为膜厚；U为平均速度；x为润滑脂流动方向；n为流变指数。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供了一种坦克炮塔座圈摩擦学与动力学耦合分析方法，该方法可为炮塔座圈动力学行为和润滑性能的准确获取、润滑状态的合理判断和润滑失效的有效预测提供重要参考。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。